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XVIII Congreso Nacional de Ingeniería Bioquímica
X VIII National Congress of Biochemical Engineering
VII Congreso Internacional de Ingeniería Bioquímica
VII Inter national Congr ess of Biochemical Engineering
X Jornadas Científicas de Biomedicina y Biotecnología Molecular
X Biomedicine and Molecular Biotechnology Meeting
Clave: BIN149ALM20120126
Búsqueda de proteínas homólogas a las proteínas que participan en la patogenicidad
de Gardnerella vaginalis en microorganismos implicados en la vaginosis bacteriana
AUTORES: Alma María, Rodríguez Olvera1*; Alfonso, Méndez Tenorio2**; Ma.
Guadalupe Aguilera Arreola1**; Graciela, Castro Escarpulli1**.
DIRECCIÓN DE LOS AUTORES
1
Laboratorio de Bacteriología Médica. 2Laboratorio de Biotecnología y Bioinformática
Genómica. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (IPN). Prol. de Carpio y Plan de Ayala
s/n. 11340. D.F. México. SIP 20121193 - *Becaria CONACyT - **COFAA-EDI – SNI.
CORREO ELECTRÓNICO
[email protected]
28 al 30 de Marzo del 2012 - Ixtapa-Zihuatanejo Guerrero, México.
e-mail: [email protected]
www.cmibq.org.mx
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INTRODUCCIÓN
La vaginosis bacteriana se distingue por
la presencia de una secreción vaginal
anormal
y
se
caracteriza
microbiológicamente por la sustitución de
la microbiota normal de lactobacilos con
una gran variedad de bacterias,
principalmente anaerobias, de los géneros
Mobiluncus, Bacteroides, Prevotella,
Peptostreptococcus,
Fusobacterium,
Veillonella, Atopobium y Gardnerella,
entre otros (Sánchez et al., 2007).
Recientemente, se ha propuesto el
término “pathogroup” para las infecciones
polimicrobianas en las que no solo una
especie es capaz de causar la enfermedad,
sino que los efectos sinérgicos de un
consorcio den lugar a la fisiopatología.
Indiscutiblemente,
la
vagina
está
colonizada por numerosas bacterias
anaerobias en los casos con vaginosis
bacteriana, pero aún sigue siendo tema de
debate si los síntomas y el síndrome son
consecuencia
de
una
comunidad
microbiana o son producidos por una
sola especie: G. vaginalis. Por lo que, la
vaginosis bacteriana presenta muchos
desafíos no solo para la comprensión de
su etiología, sino también para su
patogénesis (Patterson et al., 2009).
En 2010, el análisis comparativo del
genoma de tres cepas de G. vaginalis:
cepa 317 (ATCC 14019), cepa 594
(ATCC 14018) y cepa 409-05, reveló que
todas las cepas tienen un potencial de
virulencia significativo, puesto que
contienen genes que codifican para
factores de virulencia como
la
vaginolisina, el pili para citoadhesión,
formación de exopolisacáridos en la
producción de biopelícula y sistemas que
permiten
la
resistencia
a
los
antimicrobianos. Interesantemente, las
cepas aisladas de mujeres con síntomas
de vaginosis bacteriana, cepas 317
(ATCC 14019) y 594 (ATCC 140189),
tienen muchos genes que no fueron
encontrados en la cepa 409-05, aislada de
una mujer asintomática con puntuación de
Nugent de 9, genes que al parecer
incrementan su potencial de virulencia,
como los genes que codifican para
mucinasas que están muy relacionadas
con la fisiopatología de la vaginosis
bacteriana (Yoeman et al., 2010). Por lo
que en este trabajo, con el fin de
conocer si las otras bacterias implicadas
en la vaginosis bacteriana poseen
factores de virulencia de los descritos en
G. vaginalis, se planteó la búsqueda de
proteínas homólogas bajo la premisa de
que G. vaginalis es el microorganismo
indicador de la vaginosis bacteriana.
Dos secuencias de proteínas o ácidos
nucleicos son homólogas si su similitud
es debida a que tienen un mismo origen
evolutivo. Se ha observado que las
proteínas homólogas pueden tener
funciones similares o idénticas y que
evolucionan de forma correlacionada.
Entre las herramientas bioinformáticas
que se utilizan para la búsqueda de
homólogos se encuentran BLAST y los
Modelos Ocultos de Markov.
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OBJETIVO GENERAL
• Buscar proteínas homólogas a las
proteínas involucrados en el mecanismo
de patogenicidad de G. vaginalis en
bacterias
que
también
están
frecuentemente presentes en vaginosis
bacteriana.
OBJETIVOS PARTICULARES
• Realizar la búsqueda de proteínas
homólogas de G. vaginalis en Atopobium
vaginae, Mobiluncus mulieris, Prevotella
bivia, Veillonella parvula y Peptoniphilus
indolicus.
• Analizar la función de los homólogos
encontrados y
deducir si tienen
participación en la patogénesis de la
vaginosis bacteriana.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se emplearon para la búsqueda de
homólogos los programas BLAST en su
modalidad protein- BLAST (BLASTP
2.2.26+) y HMMER 3.0 (Marzo, 2010).
Este último se utilizó para la construcción
de los Modelos Ocultos de Markov
(HMM). Las bases de datos usadas
para este trabajo fueron las siguientes:
Refseq_prot (NCBI Protein Reference
Sequences y Pfam (Protein families
database).
DESARROLLO
Las secuencias de proteínas que
funcionan como factores de virulencia en
G. vaginalis ATCC 14019 se descargaron
del NCBI en formato fasta (Tabla I). A
partir de estas secuencias se realizó la
búsqueda de homólogos en la base de
datos Refseq_prot mediante proteinBLAST (URL I), seleccionándose
homólogos con E value <0.01.
Posteriormente, se compararon los
resultados de las proteínas homólogas
encontradas mediante este método con las
proteínas homólogas obtenidas utilizando
los HMM’s, que fueron generados
mediante la construcción de un “profile”,
que consiste en un alineamiento múltiple
obtenido de la base de datos de Pfam
(URL II).
RESULTADOS
Entre las bacterias anaerobias: A. vaginae,
M. mulieris, P. bivia, V. parvula
y
P. indolicus se encontraron proteínas
homólogas a las que porta G. vaginalis.
Las
proteínas
encontradas
tienen
funciones similares a factores de
virulencia reconocidos por participar en
diferentes etapas del mecanismo de
patogenicidad bacteriana; adherencia,
formación de biopelícula, resistencia
antimicrobiana, evasión de la respuesta
inmune y producción de proteínas
accesorias como las mucinasas y los
sideróforos. En la tabla II se muestra a
detalle estos resultados.
En cuanto a adherencia, M. mulieris
presentó una proteína homóloga a las que
participan en la biogénesis del pili tipo I y
II de G. vaginalis. La adhesión es el
primer paso en la formación de una
biopelícula y la capacidad de formar
biopelícula es irrelevante a la patogénesis
a menos que la primera bacteria puede
adherirse al epitelio vaginal. Homólogos
a las proteínas que participan en la
formación
de
biopelícula
fueron
encontrados en A. vaginae y también en
M. mulieris. La biopelícula impide el
contacto de las células bacterianas con los
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Tabla I: Genes de G. vaginalis seleccionados para la búsqueda de homólogos.
antimicrobianos y con los efectores de la
respuesta inmune, por lo que promueve el
establecimiento y desarrollo de la
vaginosis bacteriana. Además, en
A. vaginae se identificó una proteína
homóloga para la isocorismatasa, enzima
importante para la captación de hierro que
es esencial para el crecimiento. Se
presentaron homólogos a mucinasas en
P. bivia, V. parvula y M. mulieris. Las
mucinasas degradan las mucinas,
glicoproteínas que forman parte de la
mucosa vaginal, que funciona como
barrera protectora. La degradación de
las mucinas contribuye a la exfoliación
y desprendimiento de las células
epiteliales vaginales. Homólogos a
peroxirredoxinas antioxidantes
se
presentaron en A. vaginae y P. bivia.
Las peroxiredoxinas
antioxidantes
contrarrestan
la
formación
de
peroxinitrito
contribuyendo
a
la
protección de estos microorganismos
contra la respuesta inmune. Además, se
identificaron homólogos a proteínas que
proporcionan capacidad de resistencia a
antimicrobianos o antibióticos
en
A. vaginae P. indolicus y M. mulieris.
Sin embargo, no se encontraron
homólogos para la vaginolisina, una
toxina citolítica capaz de formar poros
transmembranales y por tanto provocar la
pérdida de la integridad de la membrana
plasmática de la célula blanco. Tampoco
se identificaron homólogos de las
glicosiltransferasas
(YP_003985650.1,
YP_003985650.1, YP_003986101.1) y ni
de un precursor para la biogénesis del pili
(YP_003986194.1).
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Tabla II: Resultados de las proteínas homólogas a las proteínas involucradas en el mecanismo
de patogenicidad de G. vaginalis.
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G. vaginalis. Estas proteínas homólogas
poseen funciones similares a las proteínas
de G. vaginalis, lo que sugiere que
también operan como factores de
virulencia. Por lo cual, se puede inferir
que estos microorganismos podrían actuar
sinérgicamente en el desarrollo de la
patogénesis de la vaginosis bacteriana.
DISCUSIÓN
Existen informes de la frecuencia y
diversidad de las bacterias anaerobias
asociadas a la vaginosis bacteriana, pero
son escasas las investigaciones que
demuestran si poseen factores de
virulencia específicos. Un estudio
comparó la capacidad de virulencia de
G. vaginalis y otras bacterias asociadas a
vaginosis bacteriana y encontró que
ninguna de las bacterias evaluadas tenía
capacidad citotóxica como G. vaginalis
(Patterson et al., 2010). En este trabajo,
tampoco se encontró ningún homólogo
que pudiera causar citotoxicidad. Se ha
demostrado que G. vaginalis es capaz de
formar una biopelícula adherida al
epitelio vaginal y que esta biopelícula
incorpora diversos grupos de bacterias
(Swidsinski et al., 2005). Proteínas
homólogas que participan en la formación
y
producción
de
bipelícula
se
identificaron en las bacterias anaerobias
evaluadas en este estudio.
La demostración “in silico” de proteínas
homólogas, que pudieran actuar como
factores de virulencia, en bacterias
anaerobias
asociadas
a
vaginosis
bacteriana, proporciona información del
papel que podrían jugar estas bacterias en
esta enfermedad. Sin embargo, ensayos
“in vivo” o “in vitro” son necesarios para
demostrar la expresión de estas proteínas
homólogas y evaluar su impacto en la
patogénesis.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Patterson J.L.; Girerd P.H., Jefferson
K.K. (2010): Analysis of adherence,
biofilm formation and cytotoxicity
suggests a greater virulence potential of
Gardnerella vaginalis relative to other
bacterial-vaginosis-associated anaerobes.
Microbiology. 156, 392-399.
2. Sánchez J.A.; Coyotecatl L.L.; Vera
L.; Rivera J.A. (2007): Diagnóstico
clínico, de laboratorio y tratamiento de la
vaginosis por Gardnerella vaginilis.
UNIVMED. 48(4), 382-39.
3. Swidsinski A.; Mendling W.; LoeningBaucke V.; Ladhoff A.; Hale L.P.; Lochs
H. (2005): Adherent biofilms in bacterial
vaginosis. Obstet. Gynecol. 106 (5):10131023.
4. Yeoman C.J.; Yildirim S.; Thomas
S.M.; Durkin A.S.; Sutton G.; Buhay C.J.,
Ding Y.; Leigh S.R.; Stumpf R.; White
B.A.; Nelson K.E.; Wilson B.A. (2010):
Comparative genomics of Gardnerella
vaginalis strains reveals substantial
differences in metabolic and virulence
potential. PLoS One 26, 5(8), e12411.
CONCLUSIONES
Las bacterias anaerobias estudiadas:
A. vaginae, M. mulieris, P. bivia,
V. parvula y
P. indolicus, tienen
proteínas homólogas a las proteínas de
REFERENCIAS INFORMÁTICAS
I. NCBI;url:http://www.ncbi.nlm.nih.gov;
Noviembre de 2011.
II. Pfam; url: http://www.sanger.ac.uk/;
Noviembre de 2011.
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