Caracterización del fenotipo de semi-dependencia a antibióticos ribosomales en un aislado clínico de Staphylococcus aureus

Abstract

Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) es considerado un patógeno con alta relevancia en clínica debido entre otros factores, a su elevada tasa de resistencia a antibióticos y a su habilidad para establecer estrategias que le permitan cronificarse en infección. Este hecho es especialmente importante en aislados clínicos de fibrosis quística, por su capacidad de conversión a Small Colony Variants (SCVs), poblaciones que presentan un crecimiento ralentizado y una serie de propiedades bioquímicas que les permiten permanecer en un estado quiescente en el hospedador asegurando el carácter persistente de la infección. En este trabajo estudiamos un aislado clínico de SARM, procedente de un paciente de fibrosis quística del año 1997 (cepa FQ-97) que presenta un problema en su crecimiento debido a una mutación en el gen thyA y un fenotipo de semi-dependencia a los antibióticos ribosomales eritromicina y clindamicina. La mutación genética genera un detrimento en la actividad de la enzima para la que codifica, la timidilato sintasa (TS), comprometiendo el crecimiento bacteriano ya que cataliza la reacción de síntesis del timidilato (dTMP), necesario para la replicación del ADN. Nuestros resultados muestran que la ralentización del crecimiento es un condicionante para la visualización del fenotipo de semi-dependencia y que ambos están asociados a una condición de cultivo con bajos niveles de timidina. Tras la adición de eritromicina observamos cómo el estrés metabólico de FQ-97 disminuye, dado que la bacteria experimenta una reducción en los niveles de diferentes indicadores de respuesta a estrés como son la alarmona (p)ppGpp y los ribosomas 100S. Los resultados también ponen de manifiesto que el mecanismo molecular del fenotipo de semi-dependencia no es específico de FQ-97, dado que es reproducible a través del tratamiento con antibióticos que comprometen la vía de síntesis del dTMP. Por lo tanto, la eritromicina supone una ventaja para el crecimiento bacteriano ante un déficit de dTMP. El conjunto de datos obtenidos sugieren que la eritromicina y la clindamicina tienen un efecto a nivel regulatorio sobre genes del metabolismo bacteriano, generando flujos que favorecen la producción del dTMP, siendo capaces de sortear el detrimento de actividad de TS. Los resultados obtenidos apuntan que el mecanismo molecular responsable del fenotipo se basa en un mecanismo riboregulador de tipo riboswitch, donde el antibiótico se une de manera específica a una zona del ARNm en la región 5’ UTR del gen que va a regular. Por tanto y aunque lo habitual es que el estudio de los antibióticos se haya centrado en su utilidad en la lucha contra las infecciones, en esta tesis sugerimos una posible función implicada en cambios en el metabolismo bacteriano. Este descubrimiento sería especialmente relevante en procesos de infección, donde tras la adición de los antibióticos las bacterias semi-dependientes podrían ser capaces de alternar comportamientos crónicos y virulentos para mejorar su supervivencia.