viernes, 26 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: Los bacteriófagos, una herramienta de control de Salmonella en producción aviar



Salmonella sigue siendo la principal causa de enfermedades transmitidas por alimentos en todo el mundo, siendo las aves el principal reservorio de esta bacteria zoonótica. La Unión Europea ha centrado sus esfuerzos en la reducción de la prevalencia de Salmonella en las granjas de producción aviar para contribuir a disminuir su incidencia a través de la cadena alimentaria (from farm to fork). En este sentido, el uso de los bacteriófagos presenta muchas ventajas. Investigadores del grupo de Microbiología Molecular de la Universitat Autònoma (UAB) de Barcelona han obtenido resultados destacables en la reducción de la colonización del tracto intestinal de pollos de engorde por Salmonella.



En el trabajo, publicado recientemente en la revista Applied and Environmental Microbiology, se presenta la caracterización tres bacteriófagos virulentos específicos de Salmonella: UAB_Phi20, UAB_Phi87 (en la imagen de arriba) y UAB_Phi78; seleccionados de entre los de la colección de bacteriófagos del Grupo de investigación, y el estudio de su capacidad para reducir la concentración de Salmonella en dos modelos animales de experimentación, utilizando diferentes pautas de tratamiento. El genoma de los tres bacteriófagos, que pertenecen al orden Caudovirales, no presentó homología con ningún gen conocido implicado en virulencia bacteriana. Los resultados in vitro obtenidos con un cóctel integrado por los tres bacteriófagos muestran su eficacia en la disminución de la concentración de una gran variedad de cepas de las serovariedades Salmonella enterica Typhimurium y Salmonella enterica Enteritidis, las más preocupantes en cuanto a seguridad alimentaria. Además, los tres bacteriófagos fueron relativamente estables a pH 2, resultado que sugiere que deben ser capaces de resistir en gran medida el tránsito a través del estómago hasta llegar al intestino de los animales.

En el modelo de ratón, la administración del cóctel de bacteriófagos comportó una supervivencia del 50% de los animales infectados experimentalmente con Salmonella. Asimismo, en el modelo de pollos White Leghorn, libres de patógenos específicos (SPF), la mayor disminución de Salmonella en el intestino de los animales a lo largo del tiempo se obtuvo al administrar el cóctel un día antes (o justo después de la infección por Salmonella) y sucesivas readministraciones en días posteriores.

Los resultados obtenidos son los primeros en los que se muestra la eficacia de un cóctel de bacteriófagos en la reducción de Salmonella en pollos de hasta 25 días y también que se requiere un tratamiento frecuente de los animales, siendo crítica la administración de bacteriófagos antes de la infección por Salmonella, para lograr una reducción efectiva de esta bacteria a lo largo del tiempo.

Este trabajo forma parte de la tesis de la Dra. Carlota Bardina, presentada a finales del 2011 y la Universitat Autònoma de Barcelona ha solicitado una patente europea y la PCT correspondiente.

Resumen y fotografías realizadas por los propios miembros del grupo investigador



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Bardina C, Spricigo DA, Cortés P, & Llagostera M (2012). Significance of the bacteriophage treatment schedule in reducing Salmonella colonization of poultry. Applied and environmental microbiology, 78 (18), 6600-7 PMID: 22773654

miércoles, 24 de octubre de 2012

Nuestra ciencia: Sistema Toxina-antitoxina en Streptomyces



Los sistemas toxina-antitoxina de bacterias suelen estar compuestos por un par de genes contiguos que actúan de manera conjunta: uno de ellos codifica para una proteína con un efecto tóxico mientras que el otro gen codifica para la correspondiente proteína antídoto que bloquea la acción de la toxina. Estos sistemas se clasifican en tres tipos según cómo la antitoxina neutraliza la toxina. Los más frecuentes son los denominados de tipo II, en los que la toxina es inactivada al unirse con la antitoxina. Las toxinas suelen ser muy resistentes a las proteasas, mientras que las antitoxinas tienen una vida media mucho más corta por ser mucho más sensibles. Su función no está muy clara, aunque se han relacionado con la protección contra ADN extraño, la respuesta al estrés o la muerte celular programada. Han sido muy estudiados en bacterias Gram negativas como Escherichia coli en la que se han identificado al menos 33 sistemas toxina-antitoxina. Suelen estar presentes en plásmidos, por lo que se transmiten entre la población bacteriana con facilidad.

Recientemente, mediante análisis bioinformáticos de genomas completos se han detectado hasta 24 sistemas toxina-antitoxina en Streptomyces, aunque su funcionalidad no ha sido demostrada hasta ahora. Ahora, el Instituto de Biología Funcional y Genómica de la Universidad de Salamanca, acaba de publicar en PLoS ONE la primera demostración experimental de uno de estos sistemas toxina-antitoxina funcional en dos especies de Streptomyces. El sistema, similar a uno de E. coli, está compuesto por una proteína YefM que actúa como antitoxina inestable, y por YoeB, que es la toxina estable. La sobre-expresión del sistema YefM/YoeB es letal tanto para E. coli como para de Streptomyces, lo que demuestra que el sistema es funcional. Además, el complejo proteico YefM/YoeB purificado interacciona y se une específicamente a determinadas secuencias promotoras, inhibiendo el inicio de la traducción.

Resumen realizado por:

Ignacio López-Goñi
Catedrático de Microbiología
Departamento de Microbiología y Parasitología
Universidad de Navarra




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Sevillano L, Díaz M, Yamaguchi Y, Inouye M, & Santamaría RI (2012). Identification of the first functional toxin-antitoxin system in Streptomyces. PloS one, 7 (3) PMID: 22431991

lunes, 22 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: ¿Qué les pasa a las levaduras cuándo les falta el potasio?



El potasio en uno de los cationes intracelulares más importantes para las células. La levadura Saccharomyces cerevisiae tiene en su membrana unos transportadores específicos para el potasio y, en condiciones normales, su concentración intracelular es de unos 200-300 mM. Aunque ya se sabe que el potasio es necesario para varias funciones celulares como la síntesis de proteínas y la activación de algunos enzimas, todavía no se han identificado todas las funciones que pueden estar relacionadas con este catión. El grupo de biología molecular de levaduras de la Universidad Autónoma de Barcelona, que dirige Joaquín Ariño, acaba de publicar en Environmental Microbiology un artículo en el que estudian la respuesta de S. cerevisiae a la carencia de potasio. Para ello, han empleado un medio de cultivo que contiene solo trazas de potasio y han comparado la expresión de los genes de la levadura mediante tecnología DNA microarray en condiciones con y sin potasio a distintos tiempos. Los resultados demuestran que la carencia de potasio altera el perfil transcripcional de más de 1.700 genes (más del 25% del genoma completo de la levadura) cuya expresión es inducida o aumentada en algún momento de la investigación.

La falta de potasio alteró drásticamente el metabolismo del azufre (disminuyendo la síntesis de los aminoácidos metionina y cisteína) y disparó una respuesta del tipo estrés oxidativo. Además, se interrumpió la expresión de los genes necesarios para la biogénesis del ribosoma y la traducción, y hubo una disminución en la expresión de diversos componentes necesarios para el control del ciclo celular (como algunas ciclinas y proteínas del tipo quinasas) y un bloqueo en el ensamblaje de las septinas. Este trabajo demuestra que ante la escasez de potasio, las levaduras responden alterando la expresión de varios de los genes que cubre diferentes aspectos de su biología, algunos de estos hasta ahora no explorados y que revelan nuevas funciones celulares de este catión.



Resumen realizado por:

Ignacio López-Goñi
Catedrático de Microbiología
Departamento de Microbiología y Parasitología
Universidad de Navarra




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Barreto L, Canadell D, Valverde-Saubí D, Casamayor A, & Ariño J (2012). The short-term response of yeast to potassium starvation. Environmental microbiology PMID: 23039231
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1462-2920.2012.02887.x/abstract;jsessionid=59BF5AAC10A431D8FA4C21223CCFFC9D.d03t02 http://grupsderecerca.uab.cat/gbml/es/content/joaqu%C3%ADn-ari%C3%B1o

domingo, 21 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: Enzibióticos y fagos: alternativas seguras a los antibióticos en el control y seguridad alimentaria



Recientemente la famosa FDA (Food and Drug Administration) ha prohibido el uso del antibiótico cefalosporina para el engorde de ganado o de aves de granja. Con esta medida se pretende frenar el incremento de cepas resistentes a los antibióticos, uno de los principales problemas emergentes en el campo de la salud pública ya que la panoplia de antimicrobianos efectivos en el tratamiento de las infecciones está disminuyendo. Son muchos los grupos de investigación que buscan alternativas para tratar a esos patógenos tan peligrosos. En un reciente artículo que será publicado en el próximo número de Microbiology Today (http://www.sgm.ac.uk/pubs/micro_today) Patricia Veiga-Crespo y Tomas Villa resumen las iniciativas que se están llevando a cabo en el campo de la fagoterapia. Los primeros trabajos han sido realizados en acuicultura, biocontrol agrícola y medicina veterinaria. Así se han obtenido éxitos en el tratamiento de septicemias aviares y meningitis en terneros. La FDA ha permitido el uso de fagos en la producción de queso y vino, y también su uso en colirios y dentífricos. Otra estrategia es la de utilizar enzibioticos: enzimas líticas provenientes de fagos utilizadas como agentes antibacterianos. En este caso se está intentando mejorar su estabilidad y vida media así como comprobar que su posible actividad inmunogénica sea débil.

Resumen realizado por:

Manuel Sánchez
Profesor Contratado Doctor
Departamento de Producción Vegetal y Microbiología
Universidad Miguel Hernández

sábado, 20 de octubre de 2012

Nuestra Ciencia: ¿Es posible que en un futuro se pueda evitar la formación de las caries dentales con el consumo de microorganismos probióticos?

Un grupo de investigación valenciano ha realizado un estudio del Microbioma oral humano mediante la secuenciación del metagenoma y los resultados aunque con datos muy preliminares así parece indicarlo, (Belda-Ferre y cols. The oral metagenome in health and disease. The ISME Journal (2012) 6, 46–56). La metagenómica es un campo nuevo de la Biología que consiste en la obtención de las secuencias genómicas de una comunidad microbiana extrayendo y analizando su ADN de forma global, obteniéndose así una instantánea que representa las especies presentes y sus actividades funcionales. Entre las comunidades microbianas a las que se está aplicando esta técnica, se encuentra lo que se conoce actualmente como Microbioma humano. En nuestro cuerpo, junto a nuestras propias células e interaccionando con ellas continuamente, existe un enorme número de microorganismos (en una proporción aproximada de 10:1) que conforma una comunidad microbiana, el Microbioma, característico de cada persona. Este Microbioma se ha llegado a considerar como un “órgano” del cuerpo humano, cuya influencia en nuestra salud y enfermedad puede ser muy importante.




En este interesante trabajo de investigación se ha realizado el estudio del Microbioma oral humano, con las técnicas de secuenciación del metagenoma. El estudio ha permitido conocer la composición y actividades funcionales del Microbioma en la salud y en la enfermedad demostrándose diferencias significativas entre personas enfermas, que sufren caries dental o problemas de gingivitis, e individuos sanos, que nunca han sufrido ninguno de estos procesos. Además, en este estudio se han aislado algunas de las especies bacterianas dominantes en individuos sanos, demostrándose así mismo su efecto inhibidor de bacterias cariogénicas, es decir productoras de caries dental. Aunque solo es un inicio que debe ser estudiado con mayor número de individuos que confirmen los resultados obtenidos por estos investigadores: ¿Puede el uso como probioticos de las bacterias seleccionadas aquí inhibir la formación de la caries dental?. Evidentemente solo es una idea aún no demostrada, y como investigador debería dudar, pero uno no puede evitar soñar en la erradicación de una de las enfermedades humanas más frecuentes, como es la caries dental.

Resumen realizado por:
Aitor Rementeria
Profesor Titular
Departamento de Inmunología, Microbiología y Parasitología
Facultad de Ciencia yTecnología
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)


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Belda-Ferre P, Alcaraz LD, Cabrera-Rubio R, Romero H, Simón-Soro A, Pignatelli M, & Mira A (2012). The oral metagenome in health and disease. The ISME journal, 6 (1), 46-56 PMID: 21716308