Análisis de los cambios proteómicos y fenotípicos de los mutantes de la síntesis de los polifosfatos en Pseudomonas aeruginosa PAO1

Abstract

Los polifosfatos inorgánicos (poliP) son biopolímeros lineales que se encuentran en todos los seres vivos y son esenciales en el metabolismo bacteriano. En pseudomonas aeruginosa, patógeno oportunista de animales y plantas y principal causa de infecciones nosocomiales, las alteraciones en el metabolismo de los polip causan numerosas disfunciones estructurales y funcionales. Mutantes de la enzima polifosfato quinasa (PPK1), que cataliza reversiblemente la síntesis de polip a partir de ATp, son más sensibles a la fase estacionaria de crecimiento, al calor, a cambios en el pH, al estrés causado por agentes oxidantes, cambios osmóticos, radiación y antibióticos. También se ha descrito que estos mutantes tienen una menor sobrevida durante la fase estacionara. P. aeruginosa posee dos enzimas PPK, sin embargo la ppK2, que sintetiza pr¡ncipalmente GTP a partir de poliP de forma reversible, ha sido poco estudiada y nada se sabe de los efectos de su mutación en esta bacteria. Debido a que los poliP generan efectos pleitrópicos en la célula, se realizaron aproximaciones con técnicas ómicas para estudiar el efecto de las mutaciones en el gen ppkl yenel gen ppkz en P. aeruginosa PAO1, tanto a nivel fenotíp¡co como proteómico, además de ensayos de virulencia en un modelo animal para evaluar su letalidad. Mediante los ensayos de microarreglos fenotípicos (Biolog lnc., CA) se determinó que no estén grandes diferencias en cuanto a la utilización de nutrientes entre ambos mutantes y la cepa silvestre, sin embargo se observó un marcado aumento en la sensibilidad de los mutantes frente a antibióticos y agentes tóxicos. Esto puede ser causado por la disminución en proteínas relacionadas con la biogénesis de la pared y

membrana celular, y de bombas de eflujo de drogas del tipo MexEF-OprN, reguladas por MvaT, lo que se observó en los resultados de proteómica cuantitativa. La virulencia de los mutantes nulos del gen ppkl y del gen ppkz de P. aeruginosa PAO1, se evaluó midiendo la producción de pigmentos tóxicos y mediante el método de infección por inmersión en el modelo animal de pez cebra. Para esto se realizaron curvas de sobrevivencia incubando a los peces con las cepas mutantes ppk, y ppkz, la cepa silvestre de P. aeruginosa y Ia cepa no virulenta Escherichia coll DHso como control, todas crecidas en medios con alto y bajo fosfato (Pi). A diferencia de la cepa PAOI Silvestre que sólo fue letal en condiciones de bajo P¡, la cepa mulante ppkzlo fue en ambos medios. Contrariamente, el mutante ppkl generó una baja mortalidad en las dos condiciones ensayadas. En relación a los factores de virulencia, se determinó una mayor producción de piocianina en el mutante ppk2 en carencia y exceso de P¡, aumento compartido por el mutante ppkl en carencia de Pi. El mutante ppkl mostró una marcada disminución en la producción de pioverdina en ambas condiciones, contrario a lo observado en el mutante ppkz que presentó un aumento en la producción de este sideróforo en comparación con la cepa silvestre. En ambos mutantes se comprobaron estas diferencias en la producción de pioverdina mediante proteómica cuantitativa. De esta forma, ¡a mutación en el gen ppkl, pero no en el gen ppk2, genera una disminución en la producción de dos de los factores de virulencia evaluados, y una atenuación en la virulencia en un modelo animal de infección, lo que sumado al aumento en la sensibilidad a antibióticos hace al metabolismo de los polifosfatos un buen blanco para nuevas drogas antimicrobianas.