Epigenetic control of O-antigen length in Salmonella entérica

Resumen

El locus STM2209-STM2208 (opvAB) es exclusivo de Salmonella enterica y presenta características típicas de genes adquiridos por transferencia horizontal. Fue descrito inicialmente como un locus reprimido por metilación Dam. Sin embargo, durante el desarrollo de esta tesis se ha establecido que la metilación Dam no reprime simplemente la expresión de opvAB, sino que forma parte de un mecanismo complejo de regulación que da lugar a dos subpoblaciones genéticamente iguales pero con distinto nivel de expresión de opvAB. Otro factor fundamental para la formación de estas subpoblaciones es OxyR, un factor de transcripción de tipo LysR. La regulación de la expresión de opvAB es transcripcional y se ejerce a través de una secuencia reguladora situada en la región 5’ previa al promotor de opvAB, en la cual se incluyen cuatro sitios GATC y sitios de unión de OxyR que solapan con ellos. La eliminación de los sitios GATC de esta secuencia reguladora elimina la variación de fase y permite la expresión constitutiva de opvAB. La síntesis de OpvA y OpvB modifica la estructura del lipopolisacárido, reduciendo la longitud predominante del antígeno O a 3-8 unidades de repetición. La expresión de opvAB y la consecuente alteración del la estructura del antígeno O divide las poblaciones de Salmonella enterica en dos subpoblaciones: la subpoblación mayoritaria OpvABOFF es virulenta y sensible a bacteriófagos que usan el antígeno O como receptor. La subpoblación minoritaria OpvABON es resistente a dichos bacteriófagos y avirulenta. La expresión variable de opvAB constituye un mecanismo epigenético y reversible de resistencia a bacteriófagos que utilizan el antígeno O como receptor. En presencia del bacteriófago, la subpoblación OpvABOFF es eliminada y se seleccionan las células OpvABON. Cuando el bacteriófago desaparece, la alta tasa de transición ON®OFF permite la rápida regeneración de la subpoblación OpvABOFF. La formación de subpoblaciones OpvABOFF y OpvABON depende de la formación de patrones de metilación específicos en los cuatro sitios GATC situados en la región reguladora de opvAB. En fase OFF, los sitios GATC1 y GATC3 están protegidos por la proteína OxyR y se encuentran desmetilados, mientras que GATC2 y GATC4 son metilados. En fase ON, el patrón es el contrario: OxyR protege los sitios GATC2 y GATC4 de ser metilados, mientras que GATC1 y GATC3 son metilados. Se han identificado factores auxiliares que participan en la formación de las subpoblaciones OpvABOFF y OpvABON. SeqA es una proteína de unión a sitios GATC que reprime específicamente la tasa de transición OFF®ON. La proteína asociada al nucleoide HU es fundamental para la formación de la subpoblación OpvABON.