Factores de virulencia de Vibrio neptunius, patógeno de moluscos bivalvo

Abstract

RESUMEN

Factores de virulencia de Vibrio neptunius, patógeno de moluscos bivalvos

Fabián Galvis1,2, Juan L. Barja2, Manuel Lemos2 y Miguel Balado2

1 Grupo de Investigación Biogen, Universidad de Santander, Cúcuta, Colombia 2 Departamento de Microbiología y Parasitología, Instituto de Acuicultura y Facultad de Biología-CIBUS, Universidad de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela, España

La principal limitación en la producción de moluscos es la ocurrencia de infecciones causadas por bacterias del género Vibrio que provocan episodios de mortalidad y grandes pérdidas económicas. Vibrio neptunius es un patógeno oportunista que fue identificado en el 2005 como el agente causal de brotes de mortalidad (vibriosis) en criaderos de ostra y almeja situados en Galicia, al noroeste de España. La enfermedad causada por V. neptunius se conoce como "necrosis bacilar".

La capacidad de V. neptunius para causar esta enfermedad en un hospedador susceptible es el resultado de la producción de múltiples factores de virulencia que actúan individualmente o de modo coordinado en las diferentes etapas de la infección. Entre los principales factores de virulencia destaca la producción de productos extracelulares con actividades proteolítica y lipolítica, además, la síntesis de sideróforos que permiten la supervivencia de las bacterias en los ambientes marinos y un factor de virulencia esencial en la mayoría de los vibrios patógenos de animales superiores. Sin embargo, apenas se han identificado sideróforos en las especies de Vibrio patógenas de moluscos y se desconoce su implicación en la virulencia.

Nuestros trabajos demostraron que, en general, V. neptunius presenta actividad lipasa, esterasa y colagenasa, son hemolíticos y producen sideróforos. Con todo, la variabilidad fenotípica detectada sugiere que los brotes de vibriosis causados por V. neptunius no están asociados a expansiones clonales del patógeno. El análisis in silico de los genomas de V. neptunius condujo a la identificación de una serie de loci cromosómicos que codifican diferentes tipos de proteasas. Entre ellos destacan dos loci que codifican metaloproteasas: una de tipo vibriolisina y una probable colagenasa. Estos genes fueron designados vnpA y colA, respectivamente. La inactivación del gen vnpA produce una reducción de ca. 3 veces de la actividad fosfolipasa/esterasa; mientras que la inactivación de colA redujo la actividad colagenasa en un 50%. En el bioensayo en larvas de ostra se observó que las cepas mutantes ΔvnpA y ΔcolA son significativamente menos virulentas que la cepa salvaje de V. neptunius (Figura 1). Con estos resultados demostramos que la producción de las metaloproteasas VnpA y ColA es necesaria para la plena virulencia de V. neptunius en moluscos bivalvos.

El análisis in silico de los genomas de V. neptunius también permitió identificar dos grupos de genes relacionados con la síntesis y utilización de sideróforos: anfibactinas y piscibactinas. Se realizó un estudio funcional con los probables genes involucrados en la síntesis o utilización de este tipo de la anfibactina, y para esto se obtuvieron mutantes del gen biosintético absE y del probable receptor de membrana externa abtA. Los resultados mostraron que los genes absABDEF y mtbH están implicados en la síntesis de anfibactina y los genes abtABCD en la adquisición. Además, comprobamos que estos genes se transcriben en un ARNm policistrónico, se identificaron las regiones promotoras y se estudió su patrón de expresión in vitro e in ex-vivo. En el genoma de V. neptunius también se identificó una versión de la isla de alta patogenicidad irp-HPI que codifica el sistema de sideróforos Piscibactina (Figura 2). Las pruebas de infección mostraron que ambos sistemas de sideróforos aportan por igual a la virulencia en bivalvos. Además, los resultados obtenidos demostraron que la capacidad de producir ambos sideróforos simultáneamente, piscibactina y anfibactina, maximiza la virulencia de V. neptunius en moluscos bivalvos.

Finalmente, se estudió la distribución de los sistemas de sideróforos en los genomas de vibrios depositados en las bases de datos. Los resultados mostraron que los sistemas de la anfibactina y piscibactina están ampliamente distribuidos en el género Vibrio. Al analizar la presencia de los sistemas de la anfibactina y piscibactina en Vibrio spp. patógenos de moluscos, observamos que el sistema de la anfibactina está presente en el genoma de las especies de Vibrio de los clados Coralliilyticus, Orientalis y Splendidus, mientras que el sideróforo piscibactina está más restringido a especies del clado Coralliilyticus (Figura 3). Todos los resultados sugieren que los aislados patógenos de moluscos del clado Coralliilyticus producen anfibactina y piscibactina simultáneamente, por lo que nuestros resultados podrían ser extrapolables a otras importantes especies de Vibrio patógenas de moluscos como V. coralliilyticus, V. alginolyticus, etc.

Referencias

Galvis, F., Ageitos, L., Rodríguez, J., Jiménez, C., Barja, J. L., Lemos, M. L., & Balado, M. (2021). Vibrio neptunius produces piscibactin and amphibactin and both siderophores contribute significantly to virulence for clams. Frontiers in cellular and infection microbiology, 1049. Galvis, F., Barja, J. L., Lemos, M. L., & Balado, M. (2021). The Vibriolysin-Like Protease VnpA and the Collagenase ColA Are Required for Full Virulence of the Bivalve Mollusks Pathogen Vibrio neptunius. Antibiotics, 10(4), 391. Galvis, F., Prado, S., Barja, J. L., Lemos, M. L., & Balado, M. (2021). Draft genome sequences of five Vibrio neptunius strains isolated from hatcheries of bivalve mollusks. Microbiology Resource Announcements, 10(17), e00237-21. Galvis, F., Ageitos, L., Martínez‐Matamoros, D., Barja, J. L., Rodríguez, J., Lemos, M. L., ... & Balado, M. (2020). The marine bivalve molluscs pathogen Vibrio neptunius produces the siderophore amphibactin, which is widespread in molluscs microbiota. Environmental Microbiology, 22(12), 5467-5482.