Quorum sensing y la producción de sideróforos en Vibrio harveyi

En muchas bacterias la producción de sideróforos está regulada por la detección de quórum (QS), que es un mecanismo de regulación de la expresión génica dependiente de la densidad celular. Las células involucradas son capaces de producir y detectar moléculas de señalización extracelular, llamadas autoinductores, que inducen la expresión génica colectiva y son un indicador del tamaño de la población. Anteriormente, se ha estudiado que la acumulación de moléculas asociadas al QS (autoinductores) a menudo reprimen la síntesis de sideróforos a altas densidades celulares; sin embargo, existen ejemplos donde sucede lo contrario y el QS estimula la producción de sideróforos.

Se han discutido las ventajas y desventajas que proporciona la estimulación de la síntesis o la represión de síntesis de los sideróforos mediante moléculas señal del QS, pero pocas veces se ha estudiado la identidad y la proporción de los sideróforos producidos bajo la regulación de QS en el contexto de la adquisición de Fe. Por ello, el equipo de investigación de D. McRose en el año 2018 publicó una investigación que se enfocó en conocer los sideróforos producidos en respuesta a QS y Fe, así como su eficacia para la absorción de Fe en la bacteria marina Vibrio harveyi BAA-1116

Para sus experimentos consideraron la producción de enterobactinas anfifílicas, que son enterobactinas con una cola hidrofóbica. También tomaron en cuenta los tres autoinductores putativos de Vibrio harveyi. Primero, observaron la represión de la producción de sideróforos cuando se administra Fe y HSL como la única molécula QS. Exploraron la expresión de los genes biosintéticos de la anfi-enterobactina (aebB,aebF) y la anguibactina (angB), también confirmaron su producción y la presencia de otros catecolatos (DHBA,DHB-Ser). Después, con análisis de espectrometría cuantificaron la producción y absorción de las anfi-enterobactinas y los sideróforos solubles (DHBA, DHBA-Ser). Para obtener más información sobre la producción y el uso de los sideróforos, cuantificaron estas moléculas durante el crecimiento bacteriano. Finalmente, evaluaron la absorción de Fe en presencia y ausencia de sideróforos.

Con los resultados a partir de esta investigación, se puede decir que V. harveyi emplea principalmente anfienterobactinas para la absorción de Fe, ya que la mayor parte de DHBA y DHB-Ser son propensos a perderse por difusión en el agua. La anfienterobactina es producida durante el crecimiento exponencial y a  baja densidad celular, mientras que los derivados más solubles o productos intermedios aumentan continuamente durante el crecimiento celular por lo que se acumulan a alta densidad celular. Con esto demuestran que V. harveyi emplea el mecanismo de QS para plantear una estrategia interesante,  puede reprimir la expresión de sideróforos asociados especificamente a la adquisición de hierro y puede estimular la síntesis de aquellos que cumplen con otras funciones actuando como factores de virulencia. 

Referencia:

• McRose, D. L., Baars, O., Seyedsayamdost, M. R., & Morel, F. M. (2018). Quorum sensing and iron regulate a two-for-one siderophore gene cluster in Vibrio harveyi. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(29), 7581-7586.