Caracterización de sistemas de transducción de señales de Streptococcus pneumoniae Involucrados en mecanismos de supervivencia en neumocitos de desórdenes del neurodesarrollo

Abstract

Streptococcus pneumoniae es una bacteria Gram-positiva con un alto impacto en la salud humana y es el agente causal de otitis, sinusitis, así como de enfermedades graves como neumonía adquirida en la comunidad, sepsis y meningitis. Esta bacteria patógena es un colonizante natural de la nasofaringe humana, que bajo ciertas condiciones puede diseminarse a los pulmones pudiendo incluso acceder a la circulación sanguínea sistémica. En este proceso la bacteria interacciona con las células epiteliales del aparato respiratorio y el endotelio vascular. Luego de la adhesión a células epiteliales se promueven los eventos de internalización e invasión. Aunque S. pneumoniae se considera un patógeno extracelular típico, recientemente se ha reportado un mecanismo de supervivencia intracelular. En este estadio, la bacteria se enfrenta a diversas condiciones adversas impuestas por la célula hospedadora, como el estrés ácido y oxidatvo. Sin embargo, los mecanismos moleculares que subyacen a este proceso no están dilucidados. Por dicho motivo, el objetivo del presente trabajo de Tesis fue tratar de elucidar vías de señalización y factores claves de neumococo involucrados en su mecanismo de sobrevida intracelular en neumocitos. Anteriormente, en nuestro laboratorio se describió una nueva vía de señalización en donde la serin-treonin kinasa StkP es capaz de fosforilar al regulador de respuesta ComE bajo condiciones de estrés ácido. El objetivo de la primera parte de esta tesis fue dilucidar cuál es el rol que cumple esta vía en la fisiología bacteriana. Para identificar los genes regulados por esta vía en condiciones ácidas, se realizó un análisis transcriptómico comparativo entre la cepa salvaje y la mutante comET128A (variante de ComE no fosforilable por StkP). Se detectó una expresión diferencial de 104 genes involucrados en diferentes procesos celulares, lo que sugiere que la vía StkP/ComE induce cambios globales en respuesta al estrés ácido en S. pneumoniae. La mutante comET128A mostró una menor capacidad de lisis inducida y una mayor respuesta adaptativa frente al estrés ácido. Por otra parte, la represión de los genes spxB y sodA en esta mutante se correlacionó con una disminución de la producción de H2O2. En conjunto, estos fenotipos pueden justificar el aumento observado en la sobrevida de la mutante comET128A en neumocitos, indicando que la vía StkP/ComE controla procesos asociados a la respuesta a estrés que repercuten en el mecanismo de sobrevida intracelular del neumococo. Por otra parte, se ha descripto que ocurren frecuentemente infecciones bacterianas secundarias causadas por S. pneumoniae en pacientes infectados primeramente con el virus de la influenza A (IAV) epidémico o pandémico. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes de este sinergismo no se conocen en profundidad. En la segunda parte de este trabajo, revelamos que una infección previa por IAV incrementa la supervivencia intracelular neumocócica en neumocitos y que el sistema de dos componentes (TCS) VisRH es esencial para este fenotipo. Mediante un análisis transcriptómico comparativo entre las cepas visR y wt, se detectó que VisRH regula la expresión de un gran número de genes. Algunos de estos genes están involucrados en la respuesta al estrés, como clpL y psaB, que codifican para una proteína chaperona (ClpL) y un transportador de Mn+2 (PsaB), respectivamente. Adicionalmente, se observó que tanto visR como las cepas mutantes clpL y psaB, cuya expresión génica está controlada por el sistema VisRH, presentan mayor susceptibilidad al estrés ácido y oxidativo. Estas mutantes no evidenciaron un aumento de la sobrevida intracelular en las células de neumocitos infectadas con IAV, lo que sugiere que VisRH estaría controlando vías de adaptación al estrés que permiten que S. pneumoniae incremente su supervivencia intracelular en neumocitos previamente infectados con IAV. Por otro lado, demostramos que el bloqueo del flujo autofágico producido por IAV es esencial para el desarrollo de este fenotipo. En este mecanismo, la proteína viral M2 cumple un rol clave y la sola expresión de M2 es suficiente para reproducir lo observado en células coinfectadas con IAV y S. pneumoniae. En base a estos resultados, se plantea un posible mecanismo mediante el cual S. pneumoniae incrementa su sobrevida intracelular en el contexto de células infectadas con IAV, el cual depende de factores bacterianos, virales y eucariotas. Los resultados de esta tesis contribuyen al conocimiento de los procesos regulatorios ejercidos por los sistemas de transducción de señales en la fisiología y patogenia de Streptococcus pneumoniae.