Descubren una gran diversidad de elementos genéticos móviles en bacterias patógenas

Estos resultados abren un nuevo campo de investigación en estos elementos de gran diversidad que se encuentran en una amplia variedad de bacterias patógenas

Las pipolinas son un grupo de elementos genéticos móviles, es decir, fragmentos de DNA que pueden ‘saltar’ entre bacterias. Este grupo de elementos móviles bacterianos, al igual que otros (como plásmidos, integrones o profagos) son muy abundantes en microorganismos, pero lo que diferencia a las pipolinas es la presencia de DNA polimerasas que pueden replicar DNA sin necesidad de un cebador o ‘primer preexistente’, lo cual les confiere gran potencial biotecnológico.

En un reciente estudio publicado en Scientific Reports, investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) analizan estos elementos integrados en genomas de diferentes estirpes de origen humano y animal de la bacteria E. coli (pertenecientes a la colección del Laboratorio de Referencia de E. coli de la Universidad de Santiago de Compostela que dirige Jorge Blanco).

Para ello se utilizaron métodos de secuenciación de última generación, con la colaboración de María de Toro, responsable de la Plataforma de Genómica y Bioinformática del Centro de Investigación Biomédica de La Rioja (CIBIR). Además, se identificaron y analizaron pipolinas en genomas de diferentes estirpes de E. coli depositados en bases de datos internacionales y aislados en diferentes años, partes del mundo y animales hospedadores.

Así, los autores concluyen que, aunque no son muy abundantes (están en un 1% de las estirpes analizadas), se han podido detectar pipolinas en bacterias de muy diferente origen y características patogénicas, si bien varias las estirpes están emparentadas, puesto que hay complejos clonales dominantes (CC10, CC23 y CC32).

“Entre las características comunes de las bacterias portadoras de pipolinas destaca la casi completa ausencia de otros elementos frecuentes en estas bacterias patógenas, como son los sistemas CRISPR/Cas o integrones. Del mismo modo, se ha verificado que las pipolinas presentan una gran variabilidad estructural y genética, pero se integran mediante el mismo mecanismo y en el mismo sitio del genoma en todas las estirpes analizadas”, detallan los autores.

Estructura genética de las nuevas pipolinas descritas en este trabajo. Cada elemento está delimitado por unas repeticiones directas (triángulo azul) que median su integración en el gen que codifica por el tRNA-Leu (triángulo verde). Los diferentes genes que componen el elemento se representan como flechas, en las que las más comunes se han coloreado tal y como se indica en la leyenda. Por ejemplo, la piPolB en rojo. La escala inferior indica la similitud de las regiones sombreadas en gris comunes ente elementos contiguos.

El empleo de métodos filogenéticos y estadísticos también permitió a los investigadores concluir que las pipolinas se transmiten tanto de modo vertical (de cada bacteria a su descendencia) como horizontal (entre diferentes bacterias).

“En conjunto, nuestros resultados indican que la pipolinas pueden servir de reservorio de diversidad bacteriana y funcionar como una plataforma activa para la transferencia de genes, por lo que este estudio abre la puerta a una caracterización detallada de estos elementos en otras bacterias clínicamente relevantes con pipolinas”, concluyen los autores.

El estudio fue coordinado por Modesto Redrejo Rodríguez, ahora profesor del Departamento de Bioquímica de la UAM e investigador del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols. “Este trabajo se inició cuando yo trabajaba aún en el laboratorio de Margarita Salas y haberlo completado con la mejor calidad científica posible es para mí el mejor homenaje que puedo rendirle como mi maestra y referente”, declara Redrejo.


Referencia bibliográfica:

Flament-Simon, S., de Toro, M., Chuprikova, L., Blanco, M., Moreno-González, J., Salas, M., Blanco, J., Redrejo Rodríguez, M. 2020. High diversity and variability of pipolins among a wide range of pathogenic Escherichia coli strains. Scientific Reports https://doi.org/10.1038/s41598-020-69356-6.


Ver también:

Behind the paper in Nature Microbiology Community

Pipolins provided an opportunity to study diversity and variability of self-replicative genetic mobile elements in circulating bacteria. https://naturemicrobiologycommunity.nature.com/posts/pipolins-provided-an-opportunity-to-study-diversity-and-variability-of-self-replicative-genetic-mobile-elements-in-circulating-bacteria

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