Trabajo fue presentado en el examen de grado del Dr. Bethke en la Universidad Andrés Bello (UNAB) el pasado 27 de diciembre (Mundo Acuícola-INCAR). La tesis “Mecanismos de captación de...
Trabajo fue presentado en el examen de grado del Dr. Bethke en la Universidad Andrés Bello (UNAB) el pasado 27 de diciembre (Mundo Acuícola-INCAR).
La tesis “Mecanismos de captación de hierro de aislados chilenos de Renibacterium salmoninarum: Identificación y su caracterización en condiciones in vitro”, liderada por el Doctor en Biotecnología Jörn Bethke Riegel, integrante de línea de investigación “Salud animal en estados de vida de agua dulce de salmónidos” (RP2) del Centro Interdisciplinario para la Investigación Acuícola, INCAR, y guiada por el Investigador Principal, Dr. Rubén Avendaño-Herrera, caracterizó e identificó por primera vez la existencia de homogeneidad bioquímica, genética y antigénica de los aislados chilenos de R. salmoninarum, aunque se detectaron diferencias en sus propiedades de hidrofobicidad y capacidad de producir sideróforos.
El trabajo que generó tres artículos científicos indexados en publicaciones como “Journal of Fish Diseases” (2016), “EAFP Bulletin” (2017), y “Genome Biology & Evolution” (2018), fue presentado en el examen de grado del Dr. Bethke en la Universidad Andrés Bello (UNAB) el pasado 27 de diciembre. Además, el desarrollo de la tesis permitió describir por primera vez a nivel mundial que R. salmoninarum posee al menos dos mecanismos de captación de hierro, uno asociado a la producción de sideróforos y otro a la utilización de hemina como fuente de hierro, lo que difiere a lo descrito por Grayson et al. (1995).
“La bacteria ha acompañado a la industria salmonera desde sus inicios a fines de la década de los 70; sin embargo, antes de esta tesis existía nula información respecto a la caracterización de aislados chilenos y los posibles mecanismos de virulencia que se pueden encontrar en la bacteria” indicó el reciente Doctor. Además, el Dr. Bethke señaló “considerando que el Programa de Biotecnología estimula la generación de nuevos productos, el año 2017 fundé junto a un socio Salmokine SpA donde prestamos servicios de análisis de marcadores moleculares asociados al sistema inmune, crecimiento y estrés en peces mediante diversas técnicas como PCR, RT-qPCR, ELISA, deneración de anticuerpos policlonales, además de prestar asesoría científica para el diseño experimental, gestión, formulación de proyectos”, por lo que esta experiencia en el laboratorio del Dr. Avendaño ha sido muy importante.
Resultados
Respecto a los resultados de la tesis, se estudiaron 39 aislados chilenos, los cuales fueron homogéneos para las características bioquímicas, genéticas y serológicas. Sin embargo, se encontró que difieren en sus propiedades de hidrofobicidad, con un rango entre 10% a 90% y también en su capacidad de producir sideróforos.
“Para profundizar en el estudio de crecimiento y utilización de distintas fuentes de hierro, se seleccionaron 4 aislados chilenos en base a los resultados previos y se incluyó la cepa tipo ATCC 33209T para fines comparativos. Los aislados fueron crecidos inicialmente bajo condiciones normales y limitantes de hierro, posteriormente el medio de cultivo fue completamente depletado de hierro disponible y se reemplazó por distintas fuentes de hierro (hemina, citrato de amonio férrico, sulfato de hierro (II) y cloruro de hierro (III)) en concentraciones de 0,1 a 100 μM. Todos los aislados crecidos previamente en condiciones limitantes de hierro fueron capaces de recuperar su crecimiento en presencia de concentraciones altas de hemina llegando a valores de 100 μM”, explicó el Dr. Jörn Bethke.
Lo anterior indicaría que el nivel de resistencia a compuestos tóxicos de hierro aumenta como respuesta a la necesidad de obtención de hierro para la sobrevivencia de la bacteria, como podría ocurrir dentro del pez.
Con la finalidad de profundizar más en los mecanismos de virulencia y captación de hierro se seleccionaron dos aislados (H2 y DJ2R) para la secuenciación de sus genomas, los que además fueron comparados con la cepa ATCC 33209T. Ambos aislados presentan una alta similitud de secuencia con la cepa tipo, encontrando además una diversidad de proteínas que podrían estar relacionadas con virulencia. Se identificaron diez proteínas posiblemente ligadas a la resistencia de antibióticos y catorce relacionadas directamente con propiedades de virulencia en otras bacterias patógenas. “De todas las proteínas identificadas, el 66,7% presentó una alta homología con Mycobacterium tuberculosis, una bacteria patogénica que también pertenece al grupo de las Actinobacterias; de esta esta forma, R. salmoninarum podría poseer mecanismos de virulencia y patogenicidad similares a los descritos para el grupo de Mycobacterium”, recalcó el Investigador del Centro Interdisciplinario para la Investigación Acuícola (INCAR).
Finalmente, se reporta la secuencia del genoma de dos aislados chilenos que representan a una alta y baja producción de sideróforos, proporcionando información fundamental respecto a sus mecanismos de virulencia y patogenicidad. Todo este nuevo conocimiento es de vital importancia como punto de partida para nuevas investigaciones, como también para el desarrollo de nuevas medidas preventivas y/o terapias innovadoras para contrarrestar infecciones causadas por R. salmoninarum, bacteria Gram-positiva que produce la enfermedad bacteriana del riñón (BKD por sus siglas en inglés), en la salmonicultura mundial y nacional.
Para el Dr. Avendaño, quien fue tutor y guía del Dr. Bethke, los hallazgos reportados son muy relevantes debido a que sentan las bases para el desarrollo de distintos productos de control y prevención para el BKD, lo que no podría llevarse a cabo si no fuere por el apoyo del FONDECYT Regular Nº 1150695 “Identification and characterization of the iron uptake system in different chilean renibacterium salmoninarum isolates and its influence on pathogenesis and inmunogenicity in atlantic salmon and rainbow trout” y el apoyo de la Beca de Doctorato CONICYT Nº 21140421.
