A Membrane Remodeling System for OXPHOS Activity in Staphylococcus aureus.

• Autores: Iván Camilo Acosta García
• Directores de la Tesis: Daniel López Serrano (dir. tes.), Marta Ukleja (dir. tes.), Aurelio Hidalgo Huertas (tut. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 127
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jean-Marc Ghigo (presid.), Maria Graciela Pucciarelli (presid.), Diana Morales Fonseca (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
      • Fisiología bacteriana
      • Metabolismo bacteriano
      • Bacteriología
  • Ciencias médicas
    • Ciencias clínicas
      • Microbiología clínica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    Los organismos vivos deben asegurar la conservación y el suministro constante de energía para sobrevivir. Las bacterias metabolizan compuestos orgánicos e inorgánicos transformándolos en formas de energías asimilables para la célula como el trifosfato de adenosina (ATP). En este contexto, la cadena respiratoria emplea la energía liberada de las reacciones de oxidoreducción para translocar protones a través de la membrana, generando un gradiente electroquímico que es utilizado para la síntesis de ATP. Durante las infecciones, el sistema inmune limita la disponibilidad de hierro y produce radicales libres para afectar la cadena respiratoria bacteriana. Para sobrellevar estas condiciones, los patógenos reducen la tasa de respiración y utilizan preferencialmente la fermentación como medio para preservar la conservación de la energía y crecer dentro del huésped. En el presente estudio se describió la función de una novedosa proteína de membrana (BmrS), la cual remodela las regiones ricas en cardiolipina en la membrana de Staphylococcus aureus, estabilizando la cadena respiratoria durante el estrés oxidativo. BmrS es parte de los microdominios funcionales de membrana, cuya deleción génica reduce la resistencia a los neutrófilos. En este trabajo se determinó que bmrS es particularmente propenso a acumular mayor cantidad de especies reactivas de oxígeno (ROS) debido a un desequilibrio en la respiración aerobia. Nuestros datos sugieren un modelo hipotético en el cual BmrS se activa en la presencia de ROS, garantizando el buen desempeño de algunos componentes de la cadena respiratoria como las enzimas quinol oxidorreductasas. Este efecto previene la filtración de electrones, mantiene el potencial de membrana, y mejora el crecimiento bacteriano al momento que el sistema inmune se activa. Por lo tanto, el remodelamiento de la membrana por BmrS proporciona una forma eficiente de responder y controlar el metabolismo, ayudando a S. aureus a reducir el estrés oxidativo

  • English

    The biological processes of all organisms depend on the constant energy supply. In Bacteria, respiratory chains use the electrons released from the metabolism of inorganic and organic compounds to produce useable forms of energy such as adenosine triphosphate (ATP). These series protein complexes are the principal source of ATP in the cell, creating an electrochemical gradient across the cytoplasmic membrane, which harnesses the proton flow to synthesize ATP. During infections, the immune system targets the bacterial electron transport chain by limiting the availability of essential metals like iron and producing free radicals. One bacterial strategy to overcome the immune response is reducing the respiratory rate and obtaining the energy via fermentation. Here we report a novel membrane-bound protein, BmrS, which recognizes and remodels cardiolipin enriched-regions in Staphylococcus aureus to stabilize the electron transport chain under oxidative stress growth conditions. BmrS is part of functional membrane microdomains, where a knockout (bmrS) strain decreases the resistance to the oxidative burst from neutrophils. We observed that bmrS is particularly prone to generate more intracellular Reactive Oxygen Species (ROS) due to an imbalance in respiratory chain activity. Our data suggest a model in which BmrS is induced by ROS, remodeling the membrane to improve the quinol oxidoreductases activity and maintain the membrane potential when the immune system is activated. We establish how this novel protein provides a real-time mechanism to respond and control the staphylococcal metabolism during infections, ameliorating oxidative stress