Adaptación de Brucella al entorno intracelular en su hospedador : solapamiento entre mecanismos de homeostasis de metales y redes transcripcionales de virulencia

• Autores: Amato, Gastón Ezequiel
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sieira, Rodrigo; Zorreguieta, Ángeles
• Materia: BRUCELLA; REDES TRANSCRIPCIONALES; VIRULENCIA; VJBR; FUR; METALOSTASIS; BRUCELLA; TRANSCRIPTIONAL NETWORKS; VIRULENCE; VJBR; FUR; METALLOSTASIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta Tesis, combinamos enfoques in silico y experimentales para identificar factores de transcripción que interfieren con el regulón de VjbR, el principal regulador de virulencia de Brucella. Los procedimientos aquí descritos nos permitieron identificar cuatro de motivos de secuencia de ADN conservados en promotores blanco de VjbR, los cuales podrían funcionar como sitios de unión para reguladores adicionales. El análisis de tres de estos motivos llevó a la identificación de un elemento genético altamente conservado y presente en múltiples copias en el genoma de Brucella, el cual podría corresponder a un elemento BIME (del inglés, bacterial interspersed mosaic element), con un potencial rol en la estructuración del cromosoma bacteriano. Habiendo descartado dichos motivos como sitios de unión de factores de transcripción, centramos nuestra atención en el cuarto motivo. Éste último mostró similitud con sitios de unión de factores de transcripción pertenecientes a la familia de reguladores Fur (Ferric-uptake regulator). El análisis de la actividad promotora reveló una correlación entre la presencia del motivo tipo Fur identificado in silico y una regulación transcripcional dependiente de hierro (Fe) y manganeso (Mn) en diversos genes blanco de VjbR. Utilizando herramientas genéticas identificamos a Fur4 y Mur, dos reguladores transcripcionales pertenecientes a la familia Fur, como responsables de la regulación dependiente de metales de transición observada en los promotores analizados. La determinación de los sitios de unión de estos reguladores mostró diferentes grados de superposición con el motivo tipo Fur, lo que respalda la correlación entre su presencia y la regulación transcripcional dependiente de metales. Además, ensayos de infección en macrófagos demostraron el rol de Fur4 y Mur en la regulación in vivo de la expresión de factores clave de virulencia, como el sistema de secreción de tipo IV codificado por el operón virB. Nuestros resultados aportan evidencia de una red transcripcional en la cual la inducción de la expresión génica mediada por VjbR es contrarrestada por la actividad de factores de transcripción que responden a cambios en las concentraciones de Fe y/o Mn. Estos hallazgos tienen importantes implicancias para la comprensión de los mecanismos mediante los cuales Brucella percibe señales ambientales que regulan la expresión de genes de virulencia durante la adaptación al entorno intracelular.
In this Thesis, we combined in silico and experimental approaches to identify transcription factors that interfere with the VjbR regulon, the main virulence regulator in Brucella. The procedures described herein allowed us to identify a set of conserved DNA sequence motifs in VjbR target promoters, which may function as binding sites for additional regulators. The analysis of the first three motifs led to the identification of a highly conserved genetic element with multiple copies in the Brucella genome, which may correspond to a BIME (bacterial interspersed mosaic element), potentially involved in the structural organization of the bacterial chromosome. After ruling out these motifs as transcription factor binding sites, we focused our attention on the fourth motif. The latter showed similarity to binding sites of transcription factors belonging to the Fur (ferric uptake regulator) family. Promoter activity analyses revealed a correlation between the presence of the Fur-like motif and transcriptional regulation dependent on iron (Fe) and manganese (Mn) in several VjbR target genes. Using genetic tools, we identified Fur4 and Mur, two transcriptional regulators of the Fur family, as responsible for the metal-dependent regulation observed in the analyzed promoters. Mapping of the binding sites of these regulators showed varying degrees of overlap with the Fur-like motif identified in silico, supporting the observed correlation between the presence of the motif and metal-dependent transcriptional regulation. Moreover, macrophage infection assays revealed the role of Fur4 and Mur in the in vivo regulation of key virulence factors, such as the type IV secretion system encoded by the virB operon. Our results provide evidence of a transcriptional network in which VjbR-mediated gene induction is counteracted by the activity of transcription factors responsive to changes in Fe and/or Mn concentrations. These findings have significant implications for our understanding of the mechanisms involved in the perception of environmental signals that govern virulence gene expression during Brucella’s intracellular adaptation.
Fil: Amato, Gastón Ezequiel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.