viernes, 27 de mayo de 2016

Alteraciones en la Epigenómica de la Salmonelosis


Epigenómica



El éxito de la secuenciación del genoma humano, ha suscitado un creciente interés en la exploración del epigenoma. La epigenómica se aplica al estudio de las complejas modificaciones que experimenta la cromatina tanto en su modificación química como en los cambios topológicos condicionados por efectos internos y ambientales. Así pues, el epigenoma incluye las marcas de metilación en el ADN (metilación de citosinas), además de la modificación de ciertos residuos de aminoácidos de las histonas como la acetilación, la metilación, la fosforilación entre otras, que están involucradas en el control celular específico de la expresión de genes. 

Actualmente el concepto de epigenoma incluye todos aquellos procesos que alteran la expresión de genes sin cambiar la secuencia del ADN, dichos cambio se transmiten a las células hijas. Puesto que los cambios epigenéticos son dependientes de factores internos y externos, no existe un único epigenoma, lo que pone de manifiesto la compleja red de interacciones que generan la gran plasticidad del genoma para ejecutar el programa genético dependiendo de las modificaciones epigenómicas que son únicas y específicas de la diferenciación celular. La gran mayoría de las enfermedades hereditarias son de naturaleza multifactorial, lo que impone un nuevo marco de estudio para definir no solamente los genes involucrados si no sus relaciones y modificaciones epigenéticas.


En últimas, el entendimiento de las complejas interrelaciones epigenómicas, que están condicionadas no solo por factores internos si no ambientales, será la clave para comprender integralmente la enfermedad, además de abrir un nuevo enfoque farmacológico. Estamos entrando en una nueva era, la que el perfil epigenómico ofrecerá no solo respuestas a los mecanismos asociados con la enfermedad, si no alternativas de tratamiento, además de introducir un nuevo campo de estudio, la Epidemiología Epigenómica.1

Alteraciones en la Epigenómica de la Salmonelosis 

Para conocer acerca de las alteraciones en la Epigenómica de la Salmonelosis se cita el siguiente artículo:

Diversos factores estresantes pueden influir en la susceptibilidad de las aves a patógenos como Salmonella enterica. El estrés asociado al ayuno puede producir cambios en la estructura normal del epitelio intestinal e inducir a una mayor adhesión y colonización de Salmonella.

OBJETIVO
Este estudio tuvo como objetivo investigar los efectos moduladores de la modificación epigenética mediante la restricción alimentaria en el periodo neonatal sobre la colonización por S. enterica serovar Enteritidis en broilers sometidos posteriormente a estrés por ayuno.

MATERIAL Y MÉTODOS
Para ello se prepararon 4 grupos de pollos: I) pollos bajo una alimentación ad libitum; II) pollos sometidos a alimentación ad libitum con retirada de la alimentación durante 24 horas el día 42; C) 60% de restricción de alimento en los días 4, 5 y 6; D) 60% de restricción de alimento en los días 4, 5 y 6 con retirada de alimentación durante 24h el día 42. La adhesión de S. Enteritidis al tejido ileal se determinó mediante un ensayo ex vivo en asa ileal, y mediante la determinación por técnicas de electroforesis en gel de poliacrilamida y Western Blot de la expresión de proteínas de choque térmico 70 (Hsp70). Estas proteínas actúan como marcadores de estrés en los animales.

RESULTADOS
El estrés provocado por la retirada de la alimentación aumentó la adhesión de S. Enteritidis al tejido ileal. Sin embargo, en los pollos modificados epigenéticamente (aquellos bajo restricciones de alimentación en la fase neonatal), S. Enteritidis mostró una menor capacidad de adhesión al tejido ileal tras la privación de la alimentación, comparado con sus homólogos de control. Una tendencia similar con una correlación muy positiva se observó para la expresión de las Hsp70.

CONCLUSIONES
Los resultados sugieren que la modificación epigenética puede mejorar la resistencia a la colonización por S. Enteritidis en pollos que sufren condiciones de estrés posteriormente. El mecanismo subyacente por el que ocurre esto podría estar asociado con una menor expresión de Hsp70 en los pollos epigenéticamente modificados.2

Referencias Bibliográficas:

 

1.  (sede Web). 2016 (acceso 27 de mayo del 2016). Disponible en:https://cienciasomicas.wordpress.com/epigenomica/

2. AGOGESTIIC NEWS. 2012. (acceso 27 de mayo del 2016). Disponible en:http://news.agrogestiic.es/articulos/modificacion-epigenetica-reducir-infeccion-salmonella-enterica/

domingo, 22 de mayo de 2016

Alteraciones en la Traducción de la Salmonelosis

Elementos de la traducción

En la traducción los nucleótidos se leen de tres en tres y no solapadamente, tres nucleótidos codifican un aminoácido, y las proteínas siempre se sintetizan desde el extremo amino al carboxilo siendo el primer aminoácido (aa) metionina siempre.


Al complejo formado por los ribosomas en la traducción se llama polisoma o polirribosoma.


Para la traducción se necesitan: aa-ARNt, factores de iniciación IF1, IF2, IF3, mRNA, GTP, Mg, peptidil-transferasa, factores de elongación EF-TU, EF-TS, EF-G, codón stop y factores de terminación RF1, RF2 y RF3.


El ARNt contiene el anticodón que es la secuencia complementaria del codón del ARNm y que es la que reconoce el aa a poner.



Traducción

La traducción es el proceso por el cual una molécula de ARN mensajero se transforma en una secuencia de aminoácidos (proteínas/enzimas).


Iniciación


Hay un único codón que codifica para metionina. Pero hay dos tRNA: tRNAfMet y tRNAMet en los que el primero es el que se usa cuando AUG representa el codón de inicio y el segundo para AUG en posiciones interiores.


La subunidad pequeña ribosómica se fija al factor de iniciación IF3 que impide que las dos subunidades se fijen. Para esto ayuda IF1.


Se fija el mRNA a la subunidad de tal forma que AUG se sigua en el lugar preciso, junto con él se fijan IF2 y GTP. AUG es conducido a la posición correcta en la subunidad gracias a que se reconoce una señal iniciadora (Shine-Dalgarno) que es rica en purinas y se emparejan las bases del rRNA 16 S con esta secuencia.


Así se posiciona correctamente AUG. En eucariotas, la subunidad pequeña se une al casquete y corre hasta el AUG.


Los ribosomas tienen dos sitios el sitio A (aminoacilo) y el sitio P (peptidilo). En P se posiciona AUG que es el único sitio en el que se puede posicionar el f-Met-tRNAfMet. Ahora se libera IF3, y la unidad mayor se acopla hidrolizando GTP y liberando IF1 y IF2.


Elongación

El ciclo de elongación se produce en tres pasos: entrada, enlace peptídico y traslocación. Los factores de elongación catalizan: EF-G la traslocación, EF-TS desplaza GTP de EF-TU y EF-TU forma el complejo aa-tRNA.

Ya tenemos fijada la formilmetionina y el siguiente paso es el primero de la elongación. El segundo aa-tRNA entra fijado a EF-TU que también contiene GTP unido. Este aa-tRNA se une al sitio A del ribosoma cosa que va acompañada de la hidrólisis de GTP y entonces EF-TU-GDP abandona el ribosoma. Se regenera entonces el GDP mediante EF-TS que quita a GDP para hacer hueco a GTP y de nuevo comenzar este ciclo.

A continuación se produce un desplazamiento nucleofílico del tRNA del stio P por el grupo amino de un tRNA situado en A. El aminoácido se transfiere al sitio A y queda el tRNA libre en P, se produce una transpeptidización que cataliza la subunidad grande, el centro activo es peptidil-transferasa.

El tercer paso o translocación consiste en que el ribosoma se traslada un codón hacia el extremo 3′ del mRNA utilizando energía proporcionada por la hidrólisis de GTP unido a EF-F. Así se deja el stio A libre y el dipeptidil-tRNA está en P.


Terminación

Para la terminación de las cadenas es fundamental la presencia de los factores de terminación.

RF3 se une a GTP y estimula la unión al ribosoma deRF1 y RF2 que actúan a nivel de A. Entonces se hidroliza el enlace éster entre el polipéptido en crecimiento y el tRNA del sitio P y se libera el polipéptido acabado. Posteriormente se libera el ribosoma, el mRNA y el tRNA desacilado y el factor de liberación RF3.1

Alteraciones en la Traducción de la Salmonelosis

Los mecanismos involucrados en el proceso de invasión que la Salmonella utiliza para lograr pasar barreras y manipular las células eucarióticas del hospedero, comprenden un conjunto de sistemas de secreción, sistemas fimbriales y sobre todo de proteínas translocadoras.
Las fimbrias son evaginaciones citoplasmáticas de estructura proteica que salen a través de los poros de la pared celular y la cápsula. En el caso de la Salmonella el mecanismo de adhesión involucra varios tipos de fimbrias o pili, 4 de los cuales están definidos genéticamente: fimbria tipo1 (fim), fimbria codificada por plásmidos (pef), fimbria polar larga (lpf) y fimbria agregativa delgada (Curli) (agf/csg). Estas fimbrias permiten a la bacteria conseguir contacto con las células hospederas.

La Salmonella coloniza el intestino delgado estableciendo un estrecho contacto con el borde en cepillo del epitelio intestinal, antes del contacto inicial, el borde permanece intacto. Sin embargo, cuando la bacteria se acerca a la superficie epitelial, las microvellosidades circundantes empiezan a degenerarse con elongación, edema y crecimiento; motivo por el cual la bacteria explota las funciones celulares pre existentes del hospedero y usa estas funciones para su propio beneficio; es decir, que utiliza las señales de transducción del hospedero, para lograr un re arreglo del citoesqueleto y proteínas superiores de membrana, produciendo de esta manera ruffling de membrana e invasión bacteriana. Además la Salmonella también activa su sistema de secreción de proteínas tipo III, que le permite inyectar proteínas de patogenicidad en el citosol de la célula hospedera.

En cuanto a los sistemas de secreción, existen 5, que se diferencian en la forma en que las proteínas son transportadas a través de la membrana externa al espacio periplásmico. Su isla de patogenicidad I es requerida para el ingreso de Salmonella a la célula hospedera, está localizada en su centísoma 63 y en ella se encuentran genes implicados en su patogenicidad. Está dividida en dos grupos de genes que codifican la maquinaria de secreción para invadir la mucosa: inv-spa y prgorg; estos genes se encargan de codificar proteínas que cumplen con diversas funciones en el proceso de invasión.

El análisis de la bioquímica de los factores de patogenicidad secretados por el sistema tipo III han producido fascinantes conocimientos dentro de sofisticadas y altamente adaptadas interacciones bacteria - hospedero lo cual conduce a la remodelación de la bioquímica de la célula hospedera y vías de transducción de señales para facilitar la infección bacteriana, colonización y replicación dentro del hospedero.
 
En conclusión, el proceso de la traducción en la Salmonella es de suma importancia para la formación de proteínas, pues de ellas depende el proceso de invasión en las células huésped.2


Referencias Bibliográficas:

 

1.  Traducción del ARN y código genético(sede Web). 2016 (acceso 22 de mayo del 2016). Disponible en: http://cienciaybiologia.com/traduccion-del-arn-y-codigo-genetico/


2. Asociación Mexicana de Microbiología. Mecanismos moleculares de patogenicidad de la Salmonella sp 2005. (acceso 22 de mayo del 2016). Disponible en: http://www.medigraphic.com/pdfs/lamicro/mi-2005/mi05-1_2e.pdf

domingo, 15 de mayo de 2016

Alteraciones en la Transcripción de la Salmonelosis

¿Qué es la Transcripción del ADN?

La síntesis de ARN dependiente de ADN es un proceso muy parecido al de la replicación, existiendo una serie de similitudes que establecen un estrecho modo de operación por parte de la célula a la hora de procesar el material genético. Así puede observarse el hecho de que la reacción es igualmente de polimerización, se necesita también un molde para realizarla, y, por último, la dirección de síntesis es fija al igual que en la replicación.

Sin embargo, la transcripción presenta una serie de características que la diferencian de la replicación, como son:

1) El proceso se limita a una porción de ADN, se dice que es un proceso selectivo, ya que ha de reconocerse un punto de inicio y uno de terminación en la molécula de ADN.

2) El proceso puede repetirse infinidad de veces a lo largo de la vida de la célula, a diferencia de la replicación que es un proceso que marca la división celular, se dice que es reiterativo. Una región concreta de ADN puede ser copiada multitud de veces dando lugar a la formación de múltiples moléculas iguales de ARN.

3) El proceso no afecta a la estructura del ADN, es un proceso conservador de la molécula de ADN, el gen o genes copiados permanecen iguales.

4) El proceso es monocatenario, afecta a una sola de las cadenas del ADN, y la copia resultante, o ARN es una molécula de una única cadena o monocatenaria. La situación de los genes a copiar puede localizarse en cualquiera de las dos cadenas del ADN, la cadena que funciona como molde para la síntesis de ARN se la denomina hebra molde (-), y la cadena complementaria hebra no molde (+). Genes diferentes pueden usar diferentes cadenas como molde.


Alteraciones en la Transcripcion de la Salmonelosis 



Estos microorganismos requieren la expresión coordinada de muchos de sus genes para causar una infección productiva en su hospedero. La expresión se inicia cuando la Salmonella entra en contacto con el medio ambiente hostil que representa el tracto gastrointestinal del hospedero, donde encuentra una gran variedad de condiciones como: la osmolaridad, la tensión de oxígeno y el pH; que actúan como señales para que inicie la transcripción de genes que codifican factores de virulencia, los cuales favorecen la interacción con la célula blanco durante la patogénesis. La Salmonella utiliza, además, un sistema de secreción tipo III como un mecanismo básico de virulencia, este sistema es el encargado de translocar proteínas hacia el citosol, las cuales interfieren con las señales de transducción y otros procesos celulares, facilitando la patogénesis de la bacteria, algunos de estos genes han sido descritos y caracterizados mediante la obtención de mutantes in vitro, las cuales han mostrado defectos en ciertas características que parecen ser importantes para cumplir algunas funciones básicas y para la virulencia in vivo, por ejemplo: la capacidad para invadir células epiteliales en cultivo, la sobrevivencia dentro de células fagocíticas, la citotoxicidad de macrófagos, la regulación de la inflamación y la secreción de fluidos. Muchos de los genes que codifican estos factores de virulencia son regulados por sistemas presentes en especies patógenas y no patógenas. Algunas cepas de Salmonella contienen plásmidos que codifi- can genes de virulencia que están altamente asociados con bacteremia y con la diseminación de la infección. El conocimiento de los genes que conforman el genoma bacteriano, de las proteínas que codifican y de sus funciones, permitirá comprender mejor los mecanismos de patogenecidad de estos microorganismos para generar conocimiento que permita prevenir exitosamente estas infecciones.2

 

Referencias Bibliográficas:

 

1. Jesús Merino Pérez y María José Noriega Borges. FISIOLOGÍA GENERAL. (sede Web). s.f. (acceso 15 de mayo del 2016). Disponible en: http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-general/materiales-de-clase-1/tema-1.-introduccion-al-estudio-de-la-fisiologia/Tema%207C-Bloque%20I-Transcripcion.pdf

 

2. Omar A. Saldarriaga, María Teresa Rugeles Lopez. Genes y plásmidos de la Salmonella spp. asociados con virulencia (sede Web). 2001. (acceso 15 de mayo del 2016). Disponible en: http://rccp.udea.edu.co/index.php/ojs/article/view/12

sábado, 7 de mayo de 2016

Alteraciones en la Replicación de la Salmonelosis



¿Qué es la Replicación del ADN?

Replicación del ADN
En la replicación del ADN, una molécula original de ADN de doble cadena es convertida en dos moléculas hijas de ADN idénticas. La clave para entender esta replicación del ADN es la estructura complementaria de las secuencias de los pares de bases en las dos cadenas del ADN, una cadena sirve de molde para la producción de la otra.


La replicación del ADN requiere la presencia de proteínas celulares complejas que dirigen una secuencia particular de eventos. Cuando comienza la replicación, las dos cadenas se desenrollan y se separan una de otra en un pequeño segmento de la molécula. Los nucleótidos libres presentes en el citoplasma de la célula se unen a las bases expuestas del fragmento de ADN de cadena simple expuesto de la molécula original. Donde hay T en la cadena original se incorporará una A, y donde hay G se incorporará una C.


La replicación del ADN comienza siempre en el mismo punto llamado de iniciación u origen. En este punto de iniciación y zonas cercanas a él, se unen a las cadenas de ADN moléculas de proteínas desenrolladoras, las cuales hacen que el ADN en esa zona se abra formando una especie de burbuja, en este momento una ARN polimerasa ADN dependiente se une al punto de iniciación mediante la ayuda de una o más proteínas iniciadoras específicas, las cuales son las que reconocen el punto de iniciación. Aparentemente este punto de iniciación está anclado a la membrana celular y dicho anclaje parece ser necesario para ayudar a compensar las fuerzas de torsión que se originan cuando el cromosoma se desenrolla para ser copiado.


El desenrollamiento de la doble hélice y el que las dos cadenas se mantengan separadas es posible por varias proteínas especializadas. Enzimas conocidas como helicasas desenrollan fragmentos cortos de ADN por delante de la horquilla de replicación. El desenrollamiento del


ADN requiere energía que es aportada por la hidrólisis de dos moléculas de ATP. Tan pronto como una secuencia corta se ha desenrollado, varias moléculas de unas proteínas que se unen al ADN de cadena simple se unen fuertemente a cada una de las cadenas simples manteniéndolas separadas para que puedan actuar las enzimas de la replicación.1


Alteraciones en la Replicación de la Salmonelosis:

Durante el proceso de la replicación del ADN, se pueden presentar  cambios en la secuencia de bases de los ácidos nucleicos; es decir, mutaciones espontáneas; aunque también se pueden generar mutaciones silenciosas o neutras, en donde no se produce un efecto fenotípico. En la Salmonella este tipo de mutaciones representan entre el 60% y 80%  de alteraciones que se producen en el DNA.

Generalmente la mayoría de estos errores o alteraciones en el genoma, son corregidos por mecanismos de reparación del DNA, pero algunos evaden a la corrección y pueden originar cambios que afectan a ciertas propiedades como: requerimientos nutricionales, morfología o resistencia antibiótica.2

La Salmonella ha desarrollado medidas complejas para invadir las células huésped después de la inserción epitelial. Tras la interacción con las células huésped, la Salmonella un sistema de secreción tipo III (T3SS) y proteínas CTRF, lo que facilita la absorción del endotelio y la invasión. Ahora, una mutación tanto en T3SS como en las proteínas CTRF, impide que la Salmonella invada las células huésped y por ende cumpla con su ciclo infeccioso. 


Una mutación en el gen que codifica la producción de la enzima Girasa que ayuda en el proceso de la replicación, provoca resistencia antibiótica a: quinolonas (ácido nalidíxico) y fluoroquinolonas (ciprofloxacina). Esto se debe a que la pared bacteriana ha creado mecanismos de expulsión para el antibiótico al modificar sus receptores finales.
Otras investigaciones, han demostrado que mutaciones en  grupos de genes: PhoQ/PhoP, PmrB/PmrA, SsrA/SsrB, EnvZ/OmpR y BarA/SirA; impiden la supervivencia intracelular y la regulación de la invasión bacteriana de la Salmonella.

En conclusión, las alteraciones durante el proceso de la replicación del ADN, puede ser beneficioso o perjudicial tanto para el huésped como para la Salmonella.3


Referencias Bibliográficas:

 

1. Pedrique de Aulacio Magaly. Genética Molecular (sede Web). 2008 (acceso 7 de mayo del 2016). Disponible en: http://www.ucv.ve/fileadmin/user_upload/facultad_farmacia/catedraMicro/08_Tema_7_Gen%C3%A9tica.pdf

 

2. Echeita, M. La memoria genética de las bacterias. Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria (VISAVET) (sede Web). Abril, 2006. (acceso 7 de mayo del 2016). Disponible en: http://www.madrimasd.org/blogs/alimentacion/2006/04/24/19943


3. Mejía, O. En el jardín de Mendel Bioética, genética humana y sociedad. Universidad de Antioquia. 1ra Ed. Colombia: 2010. (acceso 7 de mayo del 2016). Disponible en: https://books.google.com.ec/books?id=sd_Qq-dYzVoC&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false