Origen i evolució dels gens que confereixen resistència clínica a sulfamides i a trimetoprim

• Autores: Miquel Sánchez Osuna
• Directores de la Tesis: Jordi Barbé García (dir. tes.), Ivan Erill Sagalés (codir. tes.), Montserrat Llagostera Casas (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2020
• Idioma: español
• ISBN: 9788449098130
• Tribunal Calificador de la Tesis: Josep Casadesús Pursals (presid.), Susana Campoy (secret.), Antonio Juárez Giménez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Microbiología por la Universidad Autónoma de Barcelona
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  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • La resistencia a los compuestos antibacterianos es un grave problema en la sanidad moderna, tanto humana como animal. Está ampliamente demostrado que la resistencia a los antibióticos surgió hace millones de años en bacterias productoras de estos compuestos o en sus competidoras. No obstante, la resistencia a los agentes antibacterianos sintéticos no se puede explicar por el mismo mecanismo, ya que no se producen de forma natural. Por consiguiente, se ha asumido que la resistencia a este tipo de compuestos emergió y ha evolucionado rápidamente a partir de su aplicación en la terapia antibacteriana. La resistencia clínica a las sulfamidas y al trimetoprim se debe principalmente a la presencia de los genes móviles sul y dfr, respectivamente. Estos genes codifican versiones alternativas y funcionales de las enzimas dihidropteroato sintasa y dihidrofolato reductasa que no son inhibidas por la acción de estos antibacterianos, a diferencia de los genes bacterianos folP y folA que codifican las variantes cromosómicas de estos enzimas, típicamente sensibles a los citados agentes quimioterapéuticos.

    El objetivo central de la presente Tesis Doctoral ha sido la identificación del origen de los genes que confieren resistencia clínica a las sulfamidas y al trimetoprim, así como el análisis del proceso evolutivo que ha dado lugar a las actuales variantes enzimáticas.

    Para ello, se han analizado las secuencias de los genes sul y su entorno para detectar elementos que permitiesen la elucidación de su origen. De este modo, se ha identificado un motivo Sul presente en las secuencias de las proteínas codificadas por los genes móviles sul1, sul2 y sul3, que confieren resistencia a las sulfamidas, así como la asociación física en múltiples plásmidos del gen sul2 con un fragmento del gen glmM que codifica una fosfoglucomutasa. El estudio comparativo de las secuencias de los genes folP cromosómicos de todo el dominio Bacteria ha permitido identificar la presencia del motivo Sul en las proteínas codificadas en los genes folP de dos familias bacterianas: Rhodobiaceae y Leptospiraceae. El análisis filogenético de las proteínas FolP/Sul y GlmM ha establecido claramente que los genes sul1-2 y sul3 se originaron mediante sendos procesos de movilización independientes de los genes folP cromosómicos presentes, respectivamente, en Rhodobiaceae y Leptospiraceae. Asimismo, los ensayos in vitro han revelado que los genes folP codificados en Rhodobiaceae y en Leptospiraceae confieren resistencia a sulfamidas. Estos resultados indican que la resistencia a las sulfamidas es ancestral y anterior a la introducción clínica de este antibacteriano.

    Por otro lado, se analizó el origen y evolución de los genes móviles dfrA que confieren resistencia al trimetoprim. Al contrario de lo descrito para los genes sul, los resultados obtenidos en el análisis de las secuencias existentes de genes dfrA móviles indican que éstos se han originado mediante múltiples eventos de transferencia lateral de genes folA cromosómicos. Asimismo, se ha podido establecer que muchos de los genes cromosómicos folA predecesores de los dfrA también confieren resistencia a trimetoprim. Todo ello revela que la resistencia a trimetroprim determinada por elementos móviles se puede explicar por dos procesos independientes y complementarios: i) la captación de genes folA cromosómicos movilizados, portadores de una mutación ancestral responsable de dicha resistencia originada en ausencia del quimioterápico, y ii) la transferencia de genes mutantes espontáneos folA cromosómicos, presentes en una población bacteriana coetánea con la exposición al citado antibacteriano, y habiendo sido seleccionados por dicha exposición.