Erika Viridiana Cruz Bonilla Genómica funcional de las

Erika Viridiana Cruz Bonilla
Genómica funcional de las interacciones entre tomates y Salmonella
En años recientes han ocurrido muchos casos de epidemias de gastroenteritis en los que se
ha observado que el surgimiento de estas epidemias está asociado al consumo de un
producto vegetal. En el 2008, una epidemia de Salmonella enterica en Saint Paul, Minnesota,
E.U se asoció al consumo de chiles jalapeños. Se dieron 1442 casos en los que la epidemia
se esparció a 43 estados de los Estados Unidos y Canadá. En el 2006 se dio una epidemia
de la cepa de E.coli 157:H17 la cual se vinculó a espinacas contaminadas por cerdos
salvajes, esta epidemia se extendió por 26 estados y se presentaron aproximadamente 200
casos. También se han presentado casos de epidemias de gastroenteritis relacionados con el
consumo de tomate en los que los daños a la industria del tomate tuvieron costos de más de
100 millones de dólares. En todos los casos mencionados, los incidentes de gastroenteritis
asociados al consumo del producto no disminuyeron a pesar de que se aumentaron las
medidas de higiene. De ahí surgió la pregunta de si los patógenos causantes de la
gastroenteritis podían usar a los vegetales como organismo huésped para contagiar a los
humanos. Si esto fuese cierto, debería de haber alguna evidencia de co-evolución entre las
especies involucradas. Este escenario se ve favorecido por el hecho de que algunas plantas
requieren pasar por el intestino de algunos animales para completar su ciclo de vida, por lo
algunos patógenos podrían aprovecharse de este paso para colonizar el intestino humano.
El grupo de investigación del Dr. Max Teplitski del Instituto de Genética de la Universidad de
Florida se ha dedicado a estudiar las interacciones entre el patógeno Salmonella enterica sv.
Typhimurium y los tomates, buscando entender principalmente cómo estos patógenos se
aferran a la planta, cómo se mueven dentro de ella, de qué se nutren una vez estando dentro
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del tomate y qué genes se activan durante su estadía dentro de la planta que le permiten
sobrevivir en ese ambiente. Para responder la primera pregunta, en tomates se hizo el
experimento de inyectarlos con Salmonella mutante en el gen rdar,. Estos tomates infectados
se
dejaron crecer
por una semana y después se extrajo de estos la población de
Salmonella que creció durante ese tiempo para poder inyectarla de nuevo en tomates sanos.
Este procedimiento se repitió de 2 a 4 veces y se descubrió que al final de los ciclos las
Salmonellas mutantes que se habían estando cultivando eran más aptas para vivir dentro de
los tomates que las Salmonellas salvajes. La mutante en el gen rdar no se pega mejor a la
superficie del tomate, pero de alguna manera sobrevive mejor que las Salmonellas que sí se
pegan bien. Después buscaron aquellos genes específicos que sólo se expresan cuando
Salmonella se encuentra dentro del tomate y los compararon con los genes que normalmente
expresa Salmonella cuando se encuentra en el intestino. Encontraron 51 genes expresados
diferencialmente entre los que se hallaron transportadores, genes utilizados para aferrarse a
la superficie del tomate, genes reguladores del metabolismo, síntesis y degradación de
proteínas y genes relacionados a la motilidad, respuesta a stress y envoltura celular. Dentro
de los genes regulados diferencialmente se encontraban posibles sRNAs (small RNAs, RNAs
pequeños), que son secuencias cortas de RNAs que son capaces de regular la expresión de
otros genes. Las especies más cercanas que también conservan estos sRNAs son E.coli y
bacterias asociadas a plantas, por lo que los sRNAs podrían ser importantes para la
adaptación a la vida dentro del tomate.
Después compararon la expresión de los genes de Salmonella que se encontraban dentro
del tomate con la expresión de genes de otros patógenos de plantas, sólo encontraron dos
genes conservados entre ambos grupos. También compararon con la expresión de los
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genes específicos para virulencia en animales, pero de los 339 genes estudiados sólo tenían
en común tres genes. De estos datos se deduce que Salmonella coloniza los tejidos de los
tomates de manera diferente a cómo los hacen los patógenos de plantas y depende poco de
sus factores de virulencia en animales para persistir dentro de la fruta. Se averiguo un poco
acerca de los efectos de borrar la expresión de los genes conservados y se encontró que
delecciones de un sólo gen no tienen mucha fuerza para cambiar la habilidad de la
Salmonella de colonizar y persistir en la planta, pero la combinación de mutaciones en
determinados genes reduce la adaptabilidad del patógeno en tomate.
Otro proyecto busca investigar el rol del genotipo de las plantas en las interacciones con
Salmonella. Analizaron los patrones de colonización de Salmonella en diferentes variedades
de tomates así como en diferentes etapas de maduración de las frutas: Los tomates rojos
maduros y los verdes inmaduros. Ninguna de las variedades era totalmente resistente a la
infección, todas terminaban acumulando Salmonella en su interior. Entre sus análisis
encontraron que la raza heterocigota para la vía de síntesis de etileno conocida como
“Sebring” era más resistente que la variedad comercial “Solar Fire”, pero esto sólo era obvio
en frutas maduras. En general, en las plantas verdes no había diferencia alguna para la
resistencia a Salmonella entre las variedades de plantas, mientras que en las frutas maduras
se notaba la diferencia entre las plantas más resistentes a Salmonella y las que no lo eran.
Dados estas últimas observaciones decidieron estudiar el efecto de la síntesis de etileno
sobre la colonización de Salmonella. En el tipo salvaje conforme más madura es la planta,
más cantidad de Salmonella soporta, mientras que las mutantes defectivas en la vía de
síntesis de etileno no tienen mucho cambio en la concentración de Salmonella durante su
desarrollo. Concluyeron que más etileno permite un mayor crecimiento de Salmonella. Estos
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descubrimientos son importantes ya que podrían ayudarnos a encontrar una manera de
prevenir las epidemias de gastroenteritis relacionadas a vegetales mediante el desarrollo de
variantes vegetales resistentes a las infecciones de patógenos entéricos como Salmonella y
E.coli.