Regulación por RNA en la adaptación al estrés y virulencia

Resumen de Investigación:

Durante los últimos años nuestro grupo se ha interesado en el estudio de las proteínas de superficie de la bacteria Listeria monocytogenes. La ingestión de este patógeno bacteriano en alimentos contaminados puede provocar patologías graves como meningoencefalitis y aborto. Entre las propiedades que dificultan su control en alimentos destacan su capacidad de crecer a baja temperatura (4ºC) y la de sobrevivir a condiciones de estrés como alta osmolaridad y bajo pH. Uno de nuestros de nuestros objetivos se centra en analizar las proteínas asociadas a la pared celular cuando L. monocytogenes se adapta a crecer a baja temperatura (4ºC) e investigar su papel en la respuesta adaptativa al frío.

Por otro lado, datos de secuenciación masiva de RNA (RNASeq) a 4ºC muestran cambios en la expresión de un grupo definido de RNA pequeños (sRNAs) no codificantes con función reguladora. Estamos interesados en elucidar mecanismos moleculares de regulación responsables de la respuesta adaptativa al frío. En particular, con el objetivo de identificar nuevos reguladores transcripcionales y RNAs reguladores estamos analizando qué ocurre durante la fase de ‘aclimatación’ al frío (Fig. 1). Dada la influencia de la temperatura en la estructura y funcionalidad del RNA y que muchos sRNAs se expresan tanto a temperatura del hospedador (37ºC) como a 4ºC, nos planteamos la existencia de funciones distintas del mismo RNA regulador a dos temperaturas, un concepto todavía no explorado en patógenos bacterianos.

Finalmente, queremos descifrar cómo esta red de regulación controla cambios en el perfil de proteínas de superficie durante la transición de temperatura y su conexión con programas de virulencia. Algunas funciones importantes para la infección son también expresadas a altos niveles por el patógeno creciendo a 4ºC. Entender la biología de L. monocytogenes en frío con la participación de RNA reguladores podría revelar dianas para el control de la proliferación del patógeno en alimentos refrigerados, así como extrapolar los resultados a otros patógenos con capacidades similares de crecimiento a baja temperatura.

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Figura 1: Análisis de la expresión génica de L. monocytogenes durante la adaptación a bajas temperaturas. Panel izquierdo. Procedimiento experimental diseñado para analizar los cambios moleculares de Listeria durante su adaptación a temperaturas de refrigeración. Bacterias que están creciendo exponencialmente a temperatura óptima se someten a una bajada repentina de la temperatura y se recogen muestras del cultivo durante las fases de aclimatación y cuando la bacteria se encuentra adaptada al frío. Panel derecho. Análisis de conglomerados jerárquicos de los patrones de expression génica de Listeria a diferentes tiempos tras la bajada de temperatura.

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ApellidosNombreLaboratorioExt.*e-mailCategoría profesional
Pucciarelli MorroneMaría Graciela1084497/915854551mg.pucciarelli(at)uam.esProfesor Titular Universidad, GA

Publicaciones relevantes:

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  • Two distinct penicillin binding proteins promote cell division in different Salmonella lifestyles. Castanheira S, Cestero JJ, García-Del Portillo F. *, Pucciarelli MG.* Microbial Cell (2018) 5(3):165-168. doi: 10.15698/mic2018.03.622.
  • Bley-Folly B, Ortega AD* , Hubmann G, Bonsing-Vedelaar S, Wijma HJ, van der Meulen P, Milias-Argeitis A, Heinemann M† (2018) Assessment of the interaction between the flux-signaling metabolite fructose-1,6-bisphosphate and the bacterial transcription factors CggR and Cra. Mol Microbiol. 109:278-290. doi: 10.1111/mmi.14008.
  • Pucciarelli MG, García-del Portillo F. Within-host envelope remodelling and its impact in bacterial recognition. Current Issues Molecular Biology (2018) 25:43-60. doi: 10.21775/cimb.025.043. Epub 2017 Sep 6.
  • Litsios A*, Ortega ÁD*, Wit EC, Heinemann M†. (2018) Metabolic-flux dependent regulation of microbial physiology. Current Opinion Microbiology. 42:71-78. doi: 10.1016/j.mib.2017.10.029.
  • Castanheira S, Cestero JJ, Rico-Pérez G, García P, Cava F, Ayala JA, Pucciarelli MG*, García-Del Portillo F.* A specialized peptidoglycan synthase promotes Salmonella cell division inside host cells. mBIO (2017) 8(6) doi: 10.1128/mBio.01685-17.
  • Impens F, Rolhion N, Radoshevich L, Bécavin C, Duval M, Mellin J, García-del Portillo F, Pucciarelli MG, Williams AH, Cossart P. N-terminomics identifies Prli42 as a membrane miniprotein conserved in Firmicutes and critical for stressosome activation in Listeria monocytogenes. Nature Microbiology (2017) 2:17005. doi: 10.1038/nmicrobiol.2017.5.
  • García-del Portillo F, Pucciarelli MG. RNA-Seq unveils new attributes of the heterogeneous Salmonella-host cell communication. RNA Biology (2017) 14:429-435. doi: 10.1080/ 15476286.2016.1276148.
  • Pucciarelli MG, Rodríguez L, García-Del Portillo F. A disulfide bond in the membrane protein IgaA is essential for repression of the RcsCDB system. Frontiers Microbiology (2017) 8:2605. doi: 10.3389/fmicb.2017.02605. eCollection 2017.
  • Pucciarelli MG*, García-Del Portillo F. Salmonella lifestyles and their impact on host-to-host transmission. Microbiology Spectrum (2017) 5(4). doi: 10.1128/microbiolspec.MTBP-0009-2016.
  • Pinheriro J, Reis O, Vieira A, Moura IM, Zanolli Moreno L, Carvalho F, Pucciarelli MG, García del-PortilloF, Sousa S, Cabanes D. Listeria monocytogenes encodes a functional ESX-1 secretion system whose expression is detrimental to in vivo infection. Virulence (2017) 18;8(6):993-1004. doi: 10.1080/21505594.2016.1244589.
  • Radzikowski JL, Vedelaar S, Siegel D, Ortega AD, Schmidt A, Heinemann M†. (2016) Bacterial persistence is an active sigma(S) stress response to metabolic flux limitation. Mol Sys Biol 12(9): 882. doi: 10.15252/msb.20166998.
  • Quereda JJ, García-del Portillo F, Pucciarelli MG*. Listeria monocytogenes remodels the cell surface in the blood-stage. Environmental Microbiology Reports (2016), doi: 10.1111/1758-2229.12416.
  • Rico-Pérez G, Pezza A, Pucciarelli MG, de Pedro MA, Soncini FC,García-Del Portillo F. A novel peptidoglycan D,L-endopeptidase induced by Salmonella inside eukaryotic cells contributes to virulence. Molecular Microbiology (2016) 99:546-56. doi: 10.1111/mmi.13248.
  • Ortega AD, Quereda JJ, Pucciarelli MG, García-del Portillo F. Bacterial non-coding RNAs in the interaction of intracellular pathogens with eukaryotic cells. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology (2014), 4:162. doi: 10.3389/fcimb.2014.00162.
  • Quereda JJ, Ortega AD, Pucciarelli MG*, García-del Portillo F*. The Listeria small RNA Rli27 regulates a cell wall protein inside eukaryotic cells by targeting a long 5’-UTR variant. PLoS Genetics (2014),10(10): e1004765. doi: 10.1371/journal.pgen.1004765.
  • Quereda JJ, Pucciarelli MG*. Deletion of the membrane protein Lmo0412 increases the virulence of Listeria monocytogenes. Microbes Infection (2014), Aug;16(8):623-32.

(*, corresponding author; †, equal contribution) 

Tesis doctorales:

  • Gadea Rico-Pérez. “Metabolismo del peptidoglicano de Salmonella en el interior de células eucariotas” Department of Molecular Biology, Facultad de Ciencias, UAM. 15 de octubre 2015. Apto Cum Laude. Thesis supervisor: M. Graciela Pucciarelli and Francisco García-del Portillo.
  • Lorena Domínguez Acuña. “Análisis de funciones de Salmonella enterica que responden al estado de no proliferación en el interior de fibroblastos”. Department of Molecular Biology, Facultad de Ciencias, UAM. 17 de octubre 2012. Apto Cum Laude. Thesis supervisor: M. Graciela Pucciarelli and Francisco García-del Portillo.
  • Enrique Calvo Alcocer. “Aplicación de técnicas proteómicas al estudio de nuevos factores de virulencia en Listeria”. Facultad de Ciencias, UAM. 14 de enero 2010. Award to the best Thesis in Molecular Biology, ERA-NET Pathogenomics Network. Apto Cum Laude. Thesis supervisor: M. Graciela Pucciarelli and Francisco García-del Portillo.

Patentes:

  • García-del Portillo, F., Rico-Pérez, G., Ramón-Marquès, E, San Félix, A.R., Velázquez, S., De La Puente, S., García, E., De Castro, S., Pucciarelli, M.G.
    Title:  Peptides containing D-Alanine (D-Ala) or related amino alcohols.
    Ref:  P201931007 (year 2019).
    Entities: CSIC-UAM
  • García-del Portillo, F., Castanheira, S., Cestero, J.J., López, D. Pucciarelli, M.G.
    Title:  Inhibitors of intracellular bacterial growth and persistence as antibiotics.
    Ref:  EP20382026 (year 2020).
    Entities: CSIC-UAM

Proyectos de investigación y subvenciones:

  • Regulación por RNA en la adaptación de Listeria al frío. IP: M. Graciela Pucciarelli and Álvaro D. Ortega. Programa Nacional de Biotecnología, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (ref. PGC2018-096364-B-I00).  Desde 01-01-2019 hasta 31-12-2021.
  • Análisis molecular de proteínas de superficie de Listeria y su aplicabilidad en higiene alimentaria. IP: M. Graciela Pucciarelli. Programa Nacional de Biotecnología, Ministerio de Economía y Competitividad (ref. BIO2014-55238-R). Desde 01-01-2015 hasta 30-06-2018.
  • Regulación de las proteínas de superficie LPXTG de Listeria monocytogenes. IP: M. Graciela Pucciarelli. Programa Nacional de Biotecnología, Ministerio de Ciencia e Innovación (ref. BIO2010- 18962). Desde 01-01-2011 hasta 31-12-2013.
  • Post-genómica funcional en Listeria: papel en virulencia de nuevas proteínas de superficie. IP: M. Graciela Pucciarelli. Programa Nacional de Biotecnología, Ministerio de Educación y Ciencia (ref. BIO2006- 14230). Desde 01-10-2006 hasta 30-09-2009.
  • Training network to understand and exploit mechanisms of sensory perception in bacteria (PATHSENSE). European Commission. Marie Sklodowska-Curie Training Networks (ITN). Call: H2020-MSCA-ITN-2016. Ref.: MSCA-ITN-ETN-721456. Starting date: 01/04/2017.
  • Red de control de Salmonelosis en Iberoamérica (SALMOIBER). Entidad: CYTED, Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. Ref: 215RT0493. Duración: 2015- 2018. I.P.: Francisco García del Portillo, CNB-CSIC. 8 grupos.

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