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Papel de los sistemas de dos componentes de Staphylococcus aureus en la susceptibilidad a complestatina y corbomicina y en la regulación génica en ausencia de fosforilación
(2022) Gómez Arrebola, Carmen; Lasa Uzcudun, Íñigo; Solano Goñi, Cristina; Ciencias de la Salud; Osasun Zientziak
Staphylococcus aureus es una bacteria versátil que se puede encontrar estableciendo una relación comensal en la piel de, aproximadamente, el 30% de la población sin causar ningún problema. Sin embargo, cuando ésta atraviesa la barrera epitelial y dependiendo del estado inmunológico del portador, puede causar patologías leves, como los abscesos, o severas, como la endocarditis u osteomielitis. Para el tratamiento de estas patologías, existe un amplio abanico de fármacos, no obstante, S. aureus ha desarrollado mecanismos que le permiten incrementar su resistencia y evadir el efecto de estos antibióticos. En el capítulo I de esta tesis doctoral, hemos analizado la implicación de los TCSs de S. aureus en el posible desarrollo de resistencia a dos antibióticos glicopéptidos de reciente descubrimiento, la complestatina (Cm) y la corbomicina (Cb). Para ello, hemos estudiado la susceptibilidad frente a ambos antibióticos de una colección compuesta por mutantes simples en cada TCS en la cepa MW2 y otra compuesta por derivados de una cepa mutante múltiple en todos los TCSs no esenciales (ΔXV) complementados con un plásmido portador de un único TCS. Con ayuda de estas colecciones, observamos que el sistema VraSR es el único que controla la susceptibilidad de S. aureus a la Cm y Cb sugiriendo que uno o varios componentes específicos del regulón de VraSR podrían ser los responsables de este control. Estudiando el regulón de VraSR en profundidad, determinamos que la regulación directa de SpdC e indirecta de SagB por parte de este TCS podrían estar relacionadas con la menor susceptibilidad que presentan las cepas portadoras del sistema VraSR. Al estar SpdC y SagB implicados en la longitud de las cadenas de azúcar del peptidoglicano, analizamos la posible presencia de cambios en la composición del mismo en los mutantes objeto de estudio. De entre las cepas estudiadas, se apreció un incremento en la cantidad de muropéptido compuesto por dímeros M5-5Gly-M4-1Ala en la cepa mutante en vraSR, pero no se pudo demostrar si este cambio está relacionado con la mayor susceptibilidad de esta cepa a la Cm y Cb. Por otra parte, el capítulo II está dedicado a revisar las evidencias que demuestran la regulación ejercida por los TCSs en su estado no fosforilado, lo que supone un cambio de paradigma en la regulación de los TCSs. Finalmente, en el capítulo III, hemos analizado la regulación de la expresión del operón icaADBC y de otros factores de virulencia por parte del TCS ArlRS. En concreto, analizamos como la forma fosforilada y no fosforilada de ArlR regulan la expresión de icaADBC y del represor icaR, responsables de la producción del exopolisacárido PIA/PNAG, elemento mayoritario del biofilm de S. aureus. Los resultados indicaron que la forma no fosforilada de ArlR actúa como represor de icaR causando un aumento de la producción de las proteínas IcaADBC y un aumento de la producción de PIA/PNAG.
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Lentinula edodes β-glucan enriched diet induces pro- and anti-inflammatory macrophages in rabbit
(Taylor & Francis, 2017) Crespo Otano, Helena; Guillén, Hugo; Pablo Maiso, Lorena de; Gómez Arrebola, Carmen; Rodríguez, Gregorio; Glaría Ezquer, Idoia; Andrés Cara, Damián de; Reina Arias, Ramsés; IdAB. Instituto de Agrobiotecnología / Agrobioteknologiako Institutua
β-glucans exhibited in cell walls of several pathogens as bacteria or fungi are sensed by pathogen recognition receptors such as scavenger receptors present in antigen presenting cells, i.e., macrophages. β-glucans obtained from Shiitake mushrooms were chemically characterized. A β-glucan supplemented diet was assayed for 30 days in rabbits aiming to characterize the immune response elicited in blood-derived macrophages. M1 and M2 profiles of macrophage differentiation were confirmed in rabbits by in vitro stimulation with IFN-γ and IL-4 and marker quantification of each differentiation pathway. Blood derived macrophages from rabbits administered in vivo with the β-glucan supplemented diet showed higher IL-4, IFN-γ and RAGE together with lower IL-10 relative expression, indicative of an ongoing immune response. Differences in IL-1β, IL-13 and IL-4 expression were also found in rabbit sera by ELISA suggesting further stimulation of the adaptive response. Recent challenges in the rabbit industry include the search of diet supplements able to elicit an immune stimulation with particular interest in facing pathogens such as viruses or bacteria. β–glucans from fungi may contribute to maintain an immune steady state favouring protection and thus reducing antibiotic treatment.
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Regulation of gene expression by non-phosphorylated response regulators
(Institut d'Estudis Catalans, 2021) Gómez Arrebola, Carmen; Solano Goñi, Cristina; Lasa Uzcudun, Íñigo; Ciencias de la Salud; Osasun Zientziak
Two-component systems (TCSs) are a prominent sensory system in bacteria. A prototypical TCS comprises a membrane-bound sensor histidine kinase (HK) responsible for sensing the signal and a cytoplasmic response regulator (RR) that controls target gene expression. Signal binding activates a phosphotransfer cascade from the HK to the RR. As a result, the phosphorylated RR undergoes a conformational change that leads to activation of the response. Growing experimental evidence indicates that unphosphorylated RRs may also have regulatory functions, and thus, the classical view that the RR is only active when it is phosphorylated needs to be revisited. In this review, we highlight the most recent findings showing that RRs in the non-phosphorylated state control critical bacterial processes that range from secretion of factors to the host, antibiotic resistance, iron transport, stress response, and cell-wall metabolism to biofilm development.
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Staphylococcus aureus susceptibility to complestatin and corbomycin depends on the VraSR two-component system
(American Society for Microbiology, 2023) Gómez Arrebola, Carmen; Hernández, Sara B.; Culp, Elizabeth J.; Wright, Gerard D.; Solano Goñi, Cristina; Cava, Felipe; Lasa Uzcudun, Íñigo; Ciencias de la Salud; Osasun Zientziak; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate Publikoa
The overuse of antibiotics in humans and livestock has driven the emergence and spread of antimicrobial resistance and has therefore prompted research on the discovery of novel antibiotics. Complestatin (Cm) and corbomycin (Cb) are glycopeptide antibiotics with an unprecedented mechanism of action that is active even against methicillin-resistant and daptomycin-resistant Staphylococcus aureus. They bind to peptidoglycan and block the activity of peptidoglycan hydrolases required for remodeling the cell wall during growth. Bacterial signaling through two-component transduction systems (TCSs) has been associated with the development of S. aureus antimicrobial resistance. However, the role of TCSs in S. aureus susceptibility to Cm and Cb has not been previously addressed. In this study, we determined that, among all 16 S. aureus TCSs, VraSR is the only one controlling the susceptibility to Cm and Cb. Deletion of vraSR increased bacterial susceptibility to both antibiotics. Epistasis analysis with members of the vraSR regulon revealed that deletion of spdC, which encodes a membrane protein that scaffolds SagB for cleavage of peptidoglycan strands to achieve physiological length, in the vraSR mutant restored Cm and Cb susceptibility to wild-type levels. Moreover, deletion of either spdC or sagB in the wild-type strain increased resistance to both antibiotics. Further analyses revealed a significant rise in the relative amount of peptidoglycan and its total degree of cross-linkage in ΔspdC and ΔsagB mutants compared to the wild-type strain, suggesting that these changes in the cell wall provide resistance to the damaging effect of Cm and Cb.

Gómez Arrebola, Carmen

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