Muchas infecciones se caracterizan por bajos niveles en metales, lo podría estar relacionado con la supervivencia de ciertos patógenos. Investigadores de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona (UB) examinaron el papel de la limitación del zinc en la expresión de un factor de virulencia en Escherichia coli uropatógena.

Durante la infección, los patógenos se encuentran a menudo con insuficiencia de metal. Las alteraciones en las concentraciones de ciertos iones metálicos tienen un gran impacto en la fisiología celular y la expresión génica. Estudios recientes revelaron que el zinc tiene un efecto sobre la fisiología bacteriana durante la infección, siendo un elemento esencial como cofactor catalítico o estructural de enzimas y proteínas clave involucradas en muchos procesos, como la replicación del ADN y la síntesis y la producción de proteínas. Por el contrario, el zinc puede ser tóxico para las bacterias cuando está en exceso, por lo que los niveles intracelulares deben estar estrechamente controlados. En este sentido, se ha propuesto que la liberación de zinc del tejido del hospedador podría ser un importante mecanismo de defensa innato.

En este artículo publicado en Scientific Reports, los investigadores muestran como el zinc podría ser capaz de modular la virulencia de la bacteria Escherichia coli, un patógeno que provoca infecciones de orina en humanos. El aislado de pielonefritis J96 contiene dos operones hlyCABD que codifican la toxina RTX α-hemolisina. Mientras que las regiones codificantes de ambos operones se conservan en gran medida, las secuencias aguas arriba, incluidos los promotores, no están relacionadas.

Los científicos mostraron que los dos operones hlyCABD están regulados de manera diferente. El operón hly II se silencia eficientemente en presencia de zinc y se expresa altamente cuando el zinc es limitado. En contraste, el operón Hly I no responde a la limitación de zinc. Los estudios genéticos revelan que la regulación sensible al zinc del operón hly II está controlada por la proteína metaloreguladora Zur. Asimismo, se identificó un sitio de unión Zur en la secuencia promotora del operón hly II, y observaron la unión directa de Zur a esta región promotora.

Además, encontraron que la regulación de Zur del operón hly II modula la capacidad de E. coli J96 para inducir una respuesta citotóxica en líneas de células hospedadoras en cultivo, lo que podría ayudar en el tratamiento de infecciones.


Investigación original: A new role for Zinc limitation in bacterial pathogenicity: modulation of α-hemolysin from uropathogenic Escherichia coli. Elsa Velasco et al. Scientific Reports volume 8, Article number: 6535 (2018). doi:10.1038/s41598-018-24964-1
Foto: infección de vejiga provocada por Escherichia coli.
Autores: Valerie O’Brien, Matthew Joens, Scott J. Hultgren, James A.J. Fitzpatrick, Washington University, St. Louis