Maquinaria molecular de Chlamydia trachomatis para la invasión celular

La invasión de en las células100002010000014300000124D67BF8EE83017EF8 epiteliales por Chlamydia trachomatis, bacteria insidiosa intracelular obligada, se debe a una compleja interacción de factores del huésped y bacterianos.

Joseph S. Park (Howard Hughes Medical Institute, Boston, MA 02215, USA); Department of Microbiology and Immunobiology, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA; Division of Infectious Diseases, Brigham & Women’s Hospital, Boston 02115, MA, USA; Boston University School of Medicine, Boston, MA 02120, USA) junto con otros siete autores han publicado en Science un artículo sobre la invasión de de C. trachomatis en las células epiteliales.

Para definir exhaustivamente los genes huéspedes necesarios para la invasión del patógeno, realizaron una prueba CRISPR (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas) a familias de secuencias de ADN en bacterias, basada en la clasificación celular activada por fluorescencia (FACS) en células humanas.

El equipo infectó un grupo de células Cas9 con una C. trachomatis que expresaba un marcador fluorescente. Se seleccionaron las células que eran negativas a los marcadores fluorescentes, ya que las bacterias invaden las células, oscureciendo la fluorescencia. Una biblioteca con amplia 100002010000010F0000019195B66432A0124E03pérdida de función en todo el genoma fue infectada con C. trachomatis fluorescente y luego destinada para enriquecerse con mutantes deficientes en invasión.

Se supone que estas células están enriquecidas con los genes candidatos, ya que la invasión está codificada por factores del huésped. Los sgRNAs (tipo particular de moléculas de ARN que guían la inserción o eliminación de residuos de uridina en las moléculas de ARN mensajero mitocondrial en los protistas con kinetoplastos, en un proceso conocido como edición del ARN) de estas células fueron secuenciados y analizados para su significación estadística, produciendo diecisiete posibles genes candidatos.

La prueba identificó el sulfato de heparán, un receptor del patógeno conocido, así como el complejo co-atómico (COPI). Se encontró que el COPI, a través de un papel previamente no apreciado, promueve la presentación de la superficie de la célula de sulfato de heparán, facilitando así la adherencia de C. trachomatis. El defecto del sulfato de heparán no explica completamente la resistencia de los mutantes del COPI, que también promueve la actividad del sistema de secreción del patógeno tipo III.

La identificación del COPI fue notable; los investigadores plantearon la hipótesis de que la metodología empleada en estudios anteriores habría evitado la identificación de los alelos COPI hipomórficos raros (aquellos con mutaciones que causan una pérdida parcial de la función génica). El uso de la CRISPR evita esto, proporcionando un medio para enriquecer los alelos de la COPI.

Los autores mantienen la hipótesis de que la síntesis condicionada por COPI y/o la presentación de la superficie de la SA ocurre a través de mecanismos indirectos que actúan para alterar el aparato de Golgi y la dinámica vesicular de la célula. Por lo tanto, se presume que los patógenos que dependen del SA poseen una co-dependencia con el COPI para la invasión, mientras que el gen candidato de mayor puntuación no es necesario para la infección por C. trachomatis, lo que sugiere que también existen rutas independientes de este proteoglucano.100002010000025E0000016E20C811B0026FD861

El estudio también demuestra el papel del COPI después de la adhesión a la célula huésped. Cuando los investigadores usaron el golgicida A, que interrumpe de manera rápida el COPI, encontraron que la translocación del TarP, una proteína efectora que estimula el T3SS de C. trachomatis a través de su actividad de agrupación de actinas, se reduce. Se plantea la hipótesis de que este defecto en el T3SS se debe a alteraciones en la composición lipídica de la membrana que limitan su función.

Los genes principales causantes de estos hechos se clasificaron en tres grupos principales que codifican:

– Las enzimas biosintéticas del sulfato de heparán de glucosaminoglucano de la superficie celular. El sulfato de heparán actúa como un mango molecular, haciéndose pasar por un receptor del patógeno.

– Inductores de la remodelación de la actina, que facilitan la invasión de C. trachomatis.

– El complejo co-atómico I (COPI), que ayuda a la biosíntesis del sulfato de hparán y a la presentación de la superficie celular a la fijación de C. trachomatis y a la translocación de su sistema de secreción tipo III (T3SS) – aparato que permite la inyección de proteínas efectoras en la célula huésped.

Los hallazgos juntos establecen el requerimiento de COPI en la invasión de C. trachomatis y la utilidad del cribado CRISPR basado en FACS para la elucidación de los factores de los huéspedes necesarios para la invasión de patógenos.

Los investigadores concluyen su estudio expresando que la capacidad del COPI para provocar múltiples efectos, o su pleiotropía, en el contexto de la invasión de C. trachomatis le posiciona como un gen candidato problemático para terapia. Esto se debe a que es difícil establecer un vínculo concreto con las etapas del proceso de invasión de patógenos. Como tal, los investigadores proyectan la necesidad de nuevas estrategias de perturbación de las proteínas para facilitar la comprensión de las funciones de todos los genes en la infección por patógenos; no obstante, los autores han demostrado con éxito la utilidad del cribado CRISPR basado en el FACS para identificar la identidad y el papel mecánico de los factores huéspedes que contribuyen a la invasión patógena. Los hallazgos muestran una vez más la utilidad de utilizar patógenos intracelulares como sondas para dilucidar la biología celular del huésped.

 

Park JS, et al. A FACS-Based genome-wide CRISPR screen reveals a requirement for COPI in Chlamydia trachomatis invasion. Science 2019; 11: 71-84. doi: 10.1016/j.isci.2018.12.011.