Contribución de una metaloproteinasa dependiente de zinc en la virulencia y adaptación intracelular de Brucella abortus en macrófagos.

Abstract

La brucelosis es una zoonosis de distribución global que afecta a bovinos y humanos. El agente etiológico es Brucella abortus, una bacteria de vida intracelular que infecta a diversos tipos de células, incluyendo a los macrófagos. En su interior, esta bacteria desarrolla una vacuola contenedora de Brucella (BCV) que interactúa con endosomas tempranos, tardíos y lisosomas, exponiendo a B. abortus a un ambiente altamente microbicida. Bajo estas condiciones son activados los factores BvrR/BvrS, VjbR y HutC, los cuales regulan la expresión del sistema de secreción tipo IV (SST4) VirB y de diversas proteínas efectoras. Estos factores de virulencia son claves en la sobrevivencia intracelular y el control de las células hospederas por B. abortus. Marcos de lectura abiertos (ORFs) de la isla genómica 3 (IG-3) de B. abortus participan en estos procesos, siendo el ORF BAB1_0270, codificante de una metaloproteinasa dependiente de Zinc (ZnMP), requerido en la sobrevivencia intracelular de B. abortus 2308 y en la colonización del bazo de ratones BALB/c. Debido que esta ZnMP posee homología con la proteasa IrrE, un regulador global de Deinococcus que promueve su sobrevivencia frente a las condiciones de estrés ambiental, fue hipotetizado que esta ZnMP cumpliría una función similar durante la adaptación de B. abortus a los mecanismos microbicidas de macrófagos RAW264.7. Los resultados mostraron que esta ZnMP es un antígeno citoplasmático con un peso molecular de aproximadamente 22.5 kDa, la cual forma un operón con un regulador transcripcional de la familia Xre. Funcionalmente, su deleción redujo la capacidad de B. abortus Δ270 para adaptarse y crecer bajo condiciones de estrés ácido (pH 5.5) y oxidativo (peróxido de hidrógeno), un ambiente donde diversos genes involucrados en la virulencia y en la adaptación intracelular fueron reprimidos. Durante el proceso de infección, la deleción de esta ZnMP promovió la co-localización de B. abortus Δ270 con catepsina D fagolisosomal, mientras que redujo su capacidad para alcanzar el retículo endoplásmico (RE). En este ambiente intracelular, diversos genes de B. abortus Δ270 involucrados en su virulencia (vjbR, hutC, bvrR, virB1) fueron sobreexpresados, sin embargo, no fue incrementada su replicación intracelular en niveles similares a la cepa B. abortus 2308. Finalmente, su deleción atenuó significativamente la virulencia de B. abortus Δ270, ya que macrófagos infectados mostraron un fenotipo M1 caracterizado por la producción de citoquinas pro-inflamatorias (IL-6 y TNF-α) y proteínas co-estimuladoras (CD80 y CD86), señales requeridas en la activación de las células T protectoras contra este patógeno. En un proceso independiente a los roles ejercidos por esta ZnMP, macrófagos infectados con ambas cepas expresaron niveles significativos de hemo-oxigenasa-1 (HO-1), una enzima con actividad anti-inflamatoria y antioxidante que puede estar involucrada en la sobrevivencia intracelular de este patógeno. Por lo tanto, los resultados demuestran que ZnMP participa en la resistencia de B. abortus al estrés ácido y oxidativo, lo cual estaría directamente relacionados en su adaptación al ambiente endosomal donde su deleción reduciría su capacidad para escapar desde los fagolisosomas y alcanzar el RE. En base a la evidencia, se discute el rol de esta ZnMP como un regulador de la virulencia de B. abortus y se concluye que esta metaloproteinasa dependiente de Zinc codificada en la IG-3 es un nuevo factor de virulencia requerido en la adaptación a los mecanismos microbicidas intracelulares y en la virulencia de B. abortus durante la infección de macrófagos.