Las islas de patogenicidad ( PAI ), como se denominó en 1990, son una clase distinta de islas genómicas adquiridas por microorganismos a través de la transferencia horizontal de genes . [1] [2] Las islas de patogenicidad se encuentran tanto en patógenos animales como vegetales. [2] Además, los PAI se encuentran tanto en bacterias grampositivas como gramnegativas . [2] Se transfieren a través de eventos de transferencia horizontal de genes, como la transferencia mediante un plásmido , fago o transposón conjugativo . [3] Por lo tanto, los PAI contribuyen a la capacidad de evolución de los microorganismos.
Una especie de bacteria puede tener más de un PAI. Por ejemplo, Salmonella tiene al menos cinco.
Una estructura genómica análoga en los rizobios se denomina isla de simbiosis .
Propiedades
Las islas de patogenicidad (PAI) son grupos de genes incorporados en el genoma , cromosómicamente o extracromosómicamente, de organismos patógenos, pero generalmente están ausentes de los organismos no patógenos de la misma especie o de especies estrechamente relacionadas. [2] [4] [5] Pueden estar ubicados en un cromosoma bacteriano o pueden transferirse dentro de un plásmido o pueden encontrarse en genomas de bacteriófagos. [2] El contenido de GC y el uso de codones de las islas de patogenicidad a menudo difieren del resto del genoma , lo que puede ayudar a su detección dentro de una secuencia de ADN determinada, a menos que el donante y el receptor del PAI tengan un contenido de GC similar [2 ]
Los PAI son unidades genéticas discretas flanqueadas por repeticiones directas, secuencias de inserción o genes de ARNt, que actúan como sitios para la recombinación en el ADN. También pueden estar presentes genes de movilidad críptica, lo que indica la procedencia como transducción. [3] Los PAI están flanqueados por repeticiones directas; la secuencia de bases en dos extremos de la secuencia insertada es la misma. Llevan genes funcionales, como integrasas , transposasas , fagocitosis o parte de secuencias de inserción , para permitir la inserción en el ADN del huésped. [2] Los PAI a menudo se asocian con genes de ARNt , que se dirigen a sitios para este evento de integración. [2] Pueden transferirse como una sola unidad a nuevas células bacterianas, lo que confiere virulencia a cepas anteriormente benignas. [4]
Los PAI, un tipo de elemento genético móvil , pueden oscilar entre 10 y 200 kb y codificar genes que contribuyen a la virulencia del patógeno respectivo. [2] Las islas de patogenicidad contienen genes que codifican uno o más factores de virulencia, incluidos, entre otros, adhesinas , sistemas de secreción (como el sistema de secreción de tipo III ), toxinas , invasinas , modulinas , efectores , superantígenos , sistemas de captación de hierro, antígeno o síntesis, resistencia sérica, proteasas de inmunoglobulina A , apoptosis , síntesis de cápsulas y tumorigénesis de plantas a través de A. tumefaciens . [2]
Hay varias combinaciones de regulación que involucran islas de patogenicidad. La primera combinación es que la isla de patogenicidad contiene los genes para regular los genes de virulencia codificados en el PAI. [2] La segunda combinación es que la isla de patogenicidad contiene los genes para regular los genes ubicados fuera de la isla de patogenicidad. [2] Además, los genes reguladores fuera del PAI pueden regular los genes de virulencia en la isla de patogenicidad. [2] Los genes de regulación típicamente codificados en PAI incluyen proteínas similares a AraC y reguladores de respuesta de dos componentes. [2]
Los PAI pueden considerarse regiones de ADN inestables ya que son susceptibles de deleciones o movilización. [2] Esto puede deberse a la estructura de los PAI, con repeticiones directas, secuencias de inserción y asociación con ARNt que permite la deleción y movilización a frecuencias más altas. [3] Además, las deleciones de islas de patogenicidad insertadas en el genoma pueden provocar la alteración del ARNt y, posteriormente, afectar el metabolismo de la célula. [4]
Ejemplos de
- La isla de fimbrias P contiene factores de virulencia como hemolisina, pili, factor necrosante citotóxico y proteína específica uropatógena (USP). [6]
- La isla I de alta patogenicidad de Yersinia pestis tiene genes que regulan la absorción y el almacenamiento de hierro.
- Sitios de Salmonella SP1 y SP2. [4]
- La isla de patogenicidad del plásmido de virulencia de Rhodococcus equi codifica factores de virulencia para la proliferación en macrófagos.
- La familia SaPI de islas de patogenicidad de Staphylococcus aureus , elementos genéticos móviles, codifica superantígenos , incluido el gen de la toxina del síndrome de choque tóxico, y se movilizan con alta frecuencia por bacteriófagos específicos . [7]
- El fago codificaba la toxina del cólera de Vibrio cholerae , la toxina diftérica de Corynebacterium diphtheriae , las neurotoxinas de Clostridium botulinum y la citotoxina de Pseudomonas aeruginosa . [3]
- H. pylori tiene dos cepas, una más virulenta que la otra debido a la presencia de laisla de patogenicidad Cag . [3]
Referencias
- ^ Hacker, J; Bender, L; Ott, M; Wingender, J; Lund, B; et al. (1990). "Las supresiones de regiones cromosómicas que codifican fimbrias y hemolisinas ocurren in vivo e in vitro en varios aislamientos extraintestinales de Escherichia coli". Microb. Pathog . 8 (3): 213-25. doi : 10.1016 / 0882-4010 (90) 90048-U . PMID 1974320 .
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o Hacker, J; Kaper, JB (2000). "Islas de patogenicidad y evolución de microbios" . Annu Rev Microbiol . 54 : 641–679. doi : 10.1146 / annurev.micro.54.1.641 . PMID 11018140 . S2CID 1945976 .
- ^ a b c d e Hacker, J .; Blum-Oehler, G .; Muhldorfer, I .; Tschape, H. (1997). "Islas de patogenicidad de bacterias virulentas: estructura, función e impacto en la evolución microbiana" . Microbiología molecular . 23 (6): 1089–1097. doi : 10.1046 / j.1365-2958.1997.3101672.x . PMID 9106201 . S2CID 27524815 .
- ^ a b c d Groisman E (1996). "Islas de patogenicidad: evolución bacteriana en saltos cuánticos". Celular . 87 (5): 791–794. doi : 10.1016 / s0092-8674 (00) 81985-6 . PMID 8945505 . S2CID 173554 .
- ^ Kaper JB, Hacker J, eds. 1999. Islas de patogenicidad y otros elementos móviles de virulencia. Washington, DC: Am. Soc. Microbiol. 1-11.
- ^ Nakano M. y col. 2001 Diversidad estructural y de secuencia de la isla de patogenicidad de Escherichia coli uropatógena que codifica la proteína USP
- ^ Lindsay, JA; Ruzin, A; Ross, HF; Kurepina, N; Novick, RP (julio de 1998). "El gen de la toxina de choque tóxico es portado por una familia de islas de patogenicidad móviles en Staphylococcus aureus" . Microbiología molecular . 29 (2): 527–43. doi : 10.1046 / j.1365-2958.1998.00947.x . PMID 9720870 . S2CID 30680160 .
enlaces externos
- Definición de BAC de patogenicidad