El zinc es capaz de modular la virulenE. colicia de la bacteria E. coli, un patógeno que provoca infecciones de orina en humanos, según un nuevo trabajo publicado hoy en la revista Scientific Reports y dirigido por el profesor Carlos Balsalobre, de la Facultad de Biología de la Universitat de Barcelona (UB, Catalunya, España).
Cada año se diagnostican en todo el mundo unos 150 millones de nuevos casos de infección de orina, la mayoría de los cuales producidos por bacterias. Esta patología, que a menudo es recurrente, afecta más a las mujeres y puede generar otras complicaciones de salud si no se trata a tiempo.
Entre un 70 % y un 80 % de las infecciones son causadas por cepas uropatógenas de E. coli, una especie bacteriana en cuya virulencia se encuentra implicada una amplia batería de factores (por ejemplo la alfa-hemolisina, una de las toxinas bacterianas mejor caracterizadas, con efectos citotóxicos sobre las células). En concreto, la alfa-hemolisina produce efectos citotóxicos sobre las células epiteliales de la vejiga durante el proceso infeccioso.
El zinc es un metal pesado que es esencial para la fisiología celular. La respiración celular, la replicación del ADN y el ARN, la señalización intracelular y la síntesis proteica son algunos de los procesos básicos para la vida en los que el zinc es imprescindible. Ahora bien, este elemento es tóxico en concentraciones elevadas, por lo que la regulación de los niveles de zinc intracelular (homeostasis) es una maquinaria finamente controlada.
Tal como explica el profesor Carlos Balsalobre, del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la UB, «el nivel de concentración del zinc en el intestino, en la orina y en el medio intracelular -unos ámbitos que coloniza la E. coli- puede variar en un amplio rango».
Ahora bien, si disminuye la concentración del metal -por ejemplo, en el tracto urinario- esta toxina pasa a expresarse en grandes cantidades.
Además, durante el proceso infeccioso la bacteria también penetra dentro de las células, un medio donde las concentraciones de zinc pueden ser aún más bajas, detalla Balsalobre.
Potenciar el crecimiento bacteriano in vitro y en ausencia de zinc ha sido uno de los retos metodológicos más complejos del nuevo trabajo. Para ello fue preciso eliminar los metales del medio con agentes quelantes y luego añadir los elementos básicos (a excepción del zinc). En paralelo, la colaboración con el equipo del profesor Thomas O’Halloran, de la Universidad Northwestern (Estados Unidos), fue decisiva para poder trabajar con la proteína Zur purificada.
El zinc se une al factor de transcripción Zur y favorece su unión al ADN (en concreto, a la región promotora de los genes regulados). Según explica Elsa Velasco, primera autora del trabajo, «como resultado de esta unión, queda interrumpida la transcripción y, por tanto, también la expresión génica». Por tanto, en presencia de zinc, los genes regulados por Zur se encuentran silenciados. «En cambio -prosigue Velasco-, en ausencia de zinc, el factor Zur no puede unirse al ADN y los genes regulados por este factor de transcripción pasan a expresarse».
FUENTES: NCYT, Universitat de Barcelona
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