Descubren el nuevo papel de los ARN pequeños en las infecciones por Salmonella

Una nueva investigación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (Estados Unidos) ha descubierto el papel de los pequeños ARN que ayudan a la Salmonella a expresar sus genes de virulencia.

Las salmonelas son patógenos transmitidos por los alimentos que infectan a millones de personas al año. Para ello, estas bacterias dependen de una compleja red de genes y productos génicos que les permiten percibir las condiciones ambientales.

Las bacterias infectan a los seres humanos invadiendo primero las células del intestino mediante una estructura parecida a una aguja, denominada sistema de secreción de tipo 3. Esta estructura inyecta proteínas directamente en el interior del intestino, desencadenando una cascada de cambios que provocan inflamación y, en última instancia, diarrea. Los genes que codifican este sistema, y otros genes necesarios para la invasión, se encuentran en una región de ADN conocida como isla de patogenicidad 1 de Salmonella (SPI-1).

«El SPI-1 tiene que estar bien controlado», explica Sabrina Abdulla, estudiante de posgrado en el laboratorio de Vanderpool y primera autora del estudio. «Si no se fabrica el aparato de aguja del sistema de secreción de tipo 3, la Salmonella no puede causar una infección, y si se fabrica demasiado aparato de aguja, hace que la Salmonella enferme», añade.

SPI-1 está controlado por una extensa red reguladora. En primer lugar, tres factores de transcripción: HilD, HilC y RtsA, controlan su propia expresión de ADN y la de los demás. También activan otro factor de transcripción, HilA, que activa el resto de los genes SPI-1. Por si esto no fuera suficientemente complicado, SPI-1 también necesita percibir una serie de señales ambientales y ajustar la expresión de sus genes para infectar a su huésped.

«Hace tiempo que sabemos que hay muchos factores ambientales que intervienen en la regulación génica de la Salmonella. Sin embargo, no sabíamos cómo. Fue entonces cuando los investigadores empezaron a fijarse en los pequeños ARN», explica Abdulla.

Los pequeños ARN desempeñan un papel crucial en la determinación del funcionamiento de los genes en las células bacterianas. Normalmente, estas moléculas interactúan con las proteínas o con el ARNm, que transporta las instrucciones para fabricar proteínas. Como resultado, los ARN afectan a diversas funciones bacterianas, como la virulencia y las respuestas al medio ambiente.

En este trabajo, los investigadores analizaron los ARN que regulan el ARNm hilD, concretamente una secuencia del ARNm denominada región 3 no traducida, una parte del ARNm que no interviene en la fabricación de la proteína HilD. En las bacterias, las 3 UTR suelen tener una longitud de 50-100 nucleótidos. Sin embargo, la 3 UTR del ARNm de HilD tenía 300 nucleótidos.

«El punto de partida de mi trabajo fue la observación de que cuando suprimíamos la UTR 3 , la expresión del gen hilD se multiplicaba por 60», explica Abdulla. «Entonces decidimos buscar ARN que pudieran estar interactuando con esta región», explica.

Los investigadores determinaron que, aunque los ARN Spot 42 y SdsR pueden dirigirse ambos a la 3 UTR, lo hacen en regiones diferentes. «Este resultado sugiere que toda la UTR 3 es importante para la regulación», afirma Abdulla. «Demostramos que los ARN estabilizan el mRNA hilD y lo protegen de ser degradado».

«Las UTR 3 tan largas no se han estudiado bien. Con más investigación genómica, la gente se está dando cuenta cada vez más de que estas regiones más largas existen y que son importantes para la regulación», afirma Abdulla.

Utilizando ratones, los investigadores también analizaron si Spot 42 y SdsR pueden afectar al modo en que Salmonella causa infecciones. Realizaron ensayos de competición en ratones, en los que introdujeron bacterias mutantes que carecían de los ARN y bacterias que los contenían, para ver qué cepas sobrevivían y causaban infección. «Descubrimos que cuando se suprimen los ARN, las bacterias no pueden sobrevivir en el huésped. También demostramos que los ARN desempeñan un papel en la invasión de las células huésped por SPI-1», explica Abdulla.

«Ahora que sabemos que los ARN desempeñan un papel importante en el control de SPI-1 a través de sus efectos reguladores en el 3 UTR de hilD, queremos ampliar nuestros estudios en dos direcciones. Nos gustaría entender mejor cómo, a nivel molecular, los ARN influyen en los niveles de ARNm de hilD. También nos gustaría entender mejor cómo participan los ARN en la regulación de la expresión de otros genes SPI-1 importantes», afirma Cari Vanderpool, profesora de microbiología.