Escherichia coli enteropatógena (EPEC) es un importante agente causal de diarrea infantil en países en vías de desarrollo y constituye un problema de salud pública importante en México. EPEC coloniza el epitelio intestinal produciendo una histopatología característica denominada lesión de adherencia y esfacelamiento (lesión A/E), a través de la translocación de diversas proteínas efectoras de virulencia hacia el enterocito, las que alteran las funciones de la célula eucarionte en beneficio de la bacteria. El sistema de secreción tipo III (SST3) o inyectisoma es la maquinaria molecular que utiliza EPEC para la inyección de proteínas de virulencia, por lo que es indispensable para el proceso de infección y la lesión A/E ocasionada por este microorganismo. El SST3 está constituido por alrededor de 20 proteínas que forman un canal de secreción a través del cual se transportan los efectores, y está codificado en una isla de patogenicidad llamada LEE (locus de esfacelamiento del enterocito). El objetivo general de nuestro grupo de trabajo se centra en entender los mecanismos moleculares que participan en el ensamblaje del inyectisoma y aquellos mediante los que se lleva a cabo la secreción de proteínas. El presente proyecto de investigación está encaminado a resolver dos problemas fundamentales acerca de la biogénesis del SST3: i) elucidar la función de la proteína Orf4 codificada en el LEE, que es un componente esencial para la biosíntesis y funcionamiento del sistema secretor y ii) caracterizar el mecanismo de acción del "interruptor molecular 2", que es el complejo proteico mediante el que se regula la secreción jerárquica de translocadores y efectores. Los resultados generados en este proyecto nos permitirán elaborar un modelo estructural actualizado del inyectisoma de EPEC y de las etapas tempranas de su ensamblaje, así como de la función del interruptor molecular que regula la secreción ordenada de sustratos de secreción vía el SST3. Esta información será novedosa y relevante en el campo de la patogénesis microbiana y contribuirá de forma importante al entendimiento de la biogénesis de este complejo sistema de secreción.

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud la diarrea es una de las principales causas de muerte en niños menores de 5 años en el mundo, siendo la bacteria Escherichia coli enteropatógena (EPEC) uno de los agentes etiológicos más comunes de diarrea infantil en países en vías de desarrollo. Estudios epidemiológicos realizados en México indican que entre el 17 y 19% de la diarrea infantil se debe a infección por EPEC. En este sentido, dado i) que el sistema de secreción tipo III (SST3) de proteínas efectoras de virulencia o inyectisoma es crucial para la virulencia de éste y otros patógenos bacterianos y ii) el creciente interés por el uso de estos dispositivos moleculares con fines biotecnológicos y terapéuticos; es de suma importancia entender la función a nivel molecular de cada uno de los componentes de este sistema secretor. Uno de los objetivos del presente proyecto incluye la caracterización de un componente del SST3 de función desconocida. A la fecha se ha dilucidado el papel general de 39 de los 41 productos génicos codificados en la isla de patogenicidad LEE. El gen orf4, codificado en el primer operón de la isla LEE, es uno de los 2 marcos de lectura abiertos que codifica para una proteína cuyo rol en el SST3 de EPEC aún se desconoce. El estudio de esta proteína permitirá caracterizar no sólo a un componente esencial para la biogénesis del SST3 de virulencia de EPEC, sino que también permitirá extrapolar la anotación funcional de Orf4 a sus homólogos en SST3 de otros patógenos cuya función también se desconoce, contribuyendo a una mejor comprensión de esta nano-maquinaria molecular. Asimismo, estudiaremos durante el desarrollo del presente proyecto el mecanismo molecular encargado de evitar la secreción prematura de efectores, que permite que éstos sean transportados sólo después de que el inyectisoma ha sido ensamblado y ha hecho contacto con el enterocito, asegurando que sean translocados directamente hacia el citosol de la célula hospedera. Es decir, el switch 2 es esencial para la secreción de translocadores al tiempo que impide la de efectores, por lo que de este proceso de regulación depende la biogénesis de un SST3 funcional. En años recientes se han caracterizado los componentes que forman este complejo proteico en EPEC; sin embargo, las siguientes preguntas ¿Cómo promueve el switch 2 la secreción de translocadores? ¿Cómo evita la secreción de efectores? ¿Cuál es la señal fisiológica y las señales en el proceso de ensamblaje que permiten la correcta temporalidad en el funcionamiento de este complejo secretor? aún no tienen respuesta. La presente propuesta contribuirá a poder contestar dichas preguntas de frontera en el campo. En conclusión, los resultados que se obtengan a partir de esta investigación aportarán avances significativos en el área de la patogénesis bacteriana. A largo plazo, el conocimiento que se genere a partir de investigación básica como la planteada en esta propuesta, sentará las bases para alcanzar uno de los objetivos primordiales: una estrategia terapéutica alternativa al uso de antibióticos.