Remodelación del peptidoglicano de Salmonella por actividades ausentes en organismos no patogénicos

Abstract

Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) es una bacteria patógena facultativa intracelular. Al igual que la mayoría de bacterias, su superficie celular está recubierta por una macromolécula denominada peptidoglicano, una estructura compuesta por largas cadenas glucídicas entrecruzadas por cadenas peptídicas. El estilo de vida patogénico de S. Typhimurium hace que esté sometida a condiciones de estrés en el hospedador. Tal y como ha sido descrito para otras macromoléculas de la envuelta como el lipopolisacárido, cambios en la estructura del peptidoglicano podrían beneficiar la adaptación a los cambios en el hospedador. Esta Tesis Doctoral supone la continuación de resultados previos de nuestro laboratorio y se ha centrado en el análisis de la regulación del metabolismo del peptidoglicano en S. Typhimurium ligada a la adaptación a un estilo de vida intracelular. En la primera parte de este trabajo se describe la proteína PBP3SAL, ausente en bacterias no patógenas, y que posee un 63 % de identidad con la proteína que une penicilina 3 (PBP3). Nuestros resultados demuestran que PBP3SAL promueve la división celular en pH ácido de forma independiente a PBP3. Los experimentos de infección de ratones BALB/c con S. Typhimurium confirman que el patógeno produce más PBP3SAL que PBP3. En este trabajo también se ha estudiado la proteína STM0497, presente solo en bacterias Gram-negativas patógenas. STM0497 controla los niveles de enzimas del metabolismo de peptidoglicano de S. Typhimurium, en especial la transglicosilasa lítica MltD. Además, la ausencia de STM0497 aumenta la virulencia de la bacteria cuando infecta ratones BALB/c, lo que sugiere un papel en el control de la tasa de crecimiento del patógeno en el hospedador. En el último capítulo de esta Tesis se describe una parada del metabolismo de peptidoglicano provocada por la adición de D-alaninol a cultivos de S. Typhimurium. El D-alaninol es un aminoalcohol que nuestro grupo de investigación detectó en el peptidoglicano de S. Typhimurium cuando reside en el interior de fibroblastos. Nuestras observaciones permiten postular un papel de este aminoalcohol en el control del crecimiento intracelular del patógeno. Los resultados obtenidos en esta Tesis doctoral muestran, por tanto, diferencias en el metabolismo de peptidoglicano cuando S. Typhimurium se adapta a un estilo de vida intracelular.

Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) is an intracellular facultative pathogen. Like most bacteria, its cell surface is covered by a macromolecule called peptidoglycan, a structure composed of long glycan chains cross-linked by short stem peptide chains. The pathogenic lifestyle of S. Typhimurium causes it to be subjected to stress conditions inside the host cell. Like other macromolecules such as lipopolysaccharide, modifications in the structure of peptidoglycan could benefit bacterial adaptation to changes in the host environment. This Thesis continues with previous results from our laboratory, focusing on the analysis of the regulation of peptidoglycan metabolism in S. Typhimurium that follows to an adaptation to an intracellular lifestyle. The first part of this work describes the protein PBP3SAL, absent in non-pathogenic bacteria, which has 63 % identity with penicillin-binding protein 3 (PBP3). Our results demonstrate that PBP3SAL promotes cell division at acidic pH independently of PBP3. Competition assays with BALB/c mice confirm that S. Typhimurium produces higher amounts of PBP3SAL than PBP3. We also studied the protein STM0497, which is present only in pathogenic Gram-negative bacteria. STM0497 controls the enzyme levels of peptidoglycan metabolism in S. Typhimurium, especially the lytic transglicosylase MltD. In addition, the absence of STM0497 increases the virulence of S. Typhimurium when it infects BALB/c mice, which suggests a role in controlling the growth rate of the pathogen inside the host. In the last chapter of this Thesis we describe a stop of peptidoglycan metabolism caused by the addition of D-alaninol to cultures of S. Typhimurium. D-alaninol is an aminoalcohol that our research group detected in peptidoglycan of S. Typhimurium when it resides inside fibroblasts. These observations allow us to postulate a role of this aminoalcohol controlling the intracellular growth of the pathogen. The results obtained in this work show differences in peptidoglycan metabolism when S. Typhimurium adapts to an intracellular lifestyle.