Alteraciones en la Replicación de la Salmonelosis

En la replicación del ADN, una molécula original de ADN de doble cadena es convertida en dos moléculas hijas de ADN idénticas. Durante el proceso de la replicación del ADN, se pueden presentar  cambios en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos; es decir, mutaciones espontáneas; también se pueden generar mutaciones silenciosas o neutras, en donde no se produce un efecto fenotípico. En la Salmonella este tipo de mutaciones representan entre el 60% y 80%  de alteraciones que se producen en el ADN.

Las variaciones en el genoma de la bacteria pueden reflejarse en alteraciones en la migración de alguna o más enzimas (que representan varios loci o genes), por lo que pueden obtenerse electroferotipos, o patrones de migración específicos que permiten distinguir una cepa de otra. De esta manera, se ha concluido que S. typhi es de naturaleza clonal, es decir que ha variado poco en la evolución, al menos con respecto a una serie de enzimas básicas de su metabolismo. Otras bacterias muestran más variación, incluyendo otros serotipos de Salmonella.

El análisis de plásmidos o moléculas circulares de ADN con replicación autónoma al cromosoma, que se transfieren de manera horizontal entre bacterias, y que codifican para resistencia a antibióticos o factores de virulencia, ha revelado que la gran mayoría de las cepas de S. typhi carecen de ellos. Solamente las cepas con resistencia múltiple a antibióticos las poseen, y éstas han aparecido esporádicamente aunque su presencia se ha incrementado en los últimos años.

De manera similar, se han utilizado genes no repetidos para tipificar cepas de Salmonella sp. y S. typhi, los cuales han incluido genes del flagelo (fli), de invasividad (inv), del antígeno capsular (via), del LPS (rfb), de antígenos de superficie (omp), de proteínas de estrés (groEL), o de islas de patogenicidad (SPI-1 y SPI-2). De hecho, estos estudios y la caracterización de la secuencia nucleotídica de éstos y otros genes, ha permitido determinar que las salmonellas pertenecen a un solo género, S. enterica, por su alto grado de conservación genética.

Organización del genoma

El genoma de S. typhi CT18 está constituido por un cromosoma circular de 4,809,036 pb, con un contenido de G+C de 52.09 %, más dos plásmidos: el pHCM1 de 218,160 pb, que codifica para resistencia múltiple a antibióticos, y pHCM2 de 106,516 pb, que es críptico o de función desconocida. Existen inversiones y transposiciones de grandes segmentos, posiblemente promovidos por recombinación homóloga entre genes ribosomales (rrn), y no se observan pérdidas, inserciones, o duplicaciones de regiones cromosómicas. 

En general, parece haber menor conservación del orden cromosómico en cepas de Salmonella que infectan hospedantes específicos. Por ejemplo, el orden de los fragmentos grandes obtenidos con la enzima I-CeuI, y analizados por electroforesis de campos pulsados, es de ABCDEFG en S. typhimurium LT2, E. coli K-12, y en especies deSalmonella que crecen en diferentes hospedantes. Sin embargo, en S. typhi, S. paratyphi C, S. gallinarum, y S. pullorum, las cuales son hospedante-específicas (la última también para aves), estos fragmentos están rearreglados. La SPI-1 fue el primer locus mayor de patogenicidad descrito para Salmonella. Fue encontrado en base a una propiedad fundamental, la invasividad. La idea inicial fue identificar una mutante natural de S. typhimurium que no invadiera células epiteliales en cultivo. Posteriormente, se clonó en un plásmido vector una mezcla de fragmentos del genoma de una cepa naturalmente invasiva (banco de genes), y se introdujo (complementó) a células de la mutante, identificando un fragmento que le confería la capacidad invasiva. Así se aisló un fragmento que contenía genes de invasividad, que fue denominado invCBA. Posteriormente, se realizó mutagénesis dirigida de este locus (o sitio del genoma) en la cepa silvestre invasiva, con transposones (fragmentos de ADN que se insertan en otro ADN causando su mutación), confirmando que, al hacerlo, se disminuía la capacidad invasiva.

Generalmente la mayoría de estos errores o alteraciones en el genoma, son corregidos por mecanismos de reparación del DNA, pero algunos evaden a la corrección y pueden originar cambios que afectan a ciertas propiedades como: requerimientos nutricionales, morfología o resistencia antibiótica, por ejemplo:

• La Salmonella ha desarrollado medidas complejas para invadir las células huésped después de la inserción epitelial. Tras la interacción con las células huésped, la Salmonella un sistema de secreción tipo III (T3SS) y proteínas CTRF, lo que facilita la absorción del endotelio y la invasión. Ahora, una mutación tanto en T3SS como en las proteínas CTRF, impide que la Salmonella invada las células huésped y por ende cumpla con su ciclo infeccioso. 

• Una mutación en el gen que codifica la producción de la enzima Girasa que ayuda en el proceso de la replicación, provoca resistencia antibiótica a: quinolonas (ácido nalidíxico) y fluoroquinolonas (ciprofloxacina). Esto se debe a que la pared bacteriana ha creado mecanismos de expulsión para el antibiótico al modificar sus receptores finales.

• Otras investigaciones, han demostrado que mutaciones en  grupos de genes: PhoQ/PhoP, PmrB/PmrA, SsrA/SsrB, EnvZ/OmpR y BarA/SirA; impiden la supervivencia intracelular y la regulación de la invasión bacteriana de la Salmonella.

Bibliografía:

1. Pedrique de Aulacio Magaly. Genética Molecular (sede Web). 2008 (acceso 07 de mayo de 2016). Disponible en: http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/facultad_farmacia/catedraMicro/08_Tema_7_Gen%C3%A9tica.pdf

2. Instituto de Biotecnología, UNAM. Salmonella typhi y la fiebre tifoidea: de la biología molecular a la salud pública (sede Web). Calva Edmundo. (acceso 07 de mayo de 2016). Disponible en:  http://www.biblioweb.tic.unam.mx/libros/microbios/Cap4/