Dado que EPEC y EHEC son patógenos humanos la determinación del papel que juegan diferentes factores de virulencia en la infección ha sido restringida a estudios in vitro por la falta de un modelo animal apropiado, a pesar de los esfuerzos realizados con algunos modelos animales (66). A este respecto, C. rodentium al ser un patógeno natural del ratón perteneciente a la familia AE que posee todos los genes de la región LEE altamente conservados con los de EPEC y EHEC (13, 14), ha facilitado el estudio in vivo de los mecanismos que permiten a estos organismos causar enfermedad y el papel que juegan diferentes factores de virulencia, por lo que se considera un modelo relevante para estudiar la patogenia de los organismos AE (43). Al igual que para EPEC y EHEC, en C. rodentium la expresión de ecp se da cuando se cultiva a las bacterias en medio DME a 37ºC ó 26ºC, siendo la temperatura más favorable a 26ºC. Esto sugiere que, probablemente, las fimbrias ECP sean importantes para eventos fuera del hospedero, como colonización y/o transmisión. Por otra parte, se profundizará en el estudio del mecanismo de regulación del operón ecp en EPEC que nos ha permitido generar un primer modelo de regulación que involucra tanto reguladores globales como específicos y que representa una plataforma para realizar estudios comparativos con C. rodentium.

A lo largo de su evolución E. coli ha perdido o ganado material genético dando lugar a cepas con capacidades adicionales, entre las que sin duda destaca la de adherirse en forma eficiente y diversa a células epiteliales o la de subvertir o alterar procesos celulares en beneficio de la bacteria pero en perjuicio de la célula. Estas variantes denominadas patotipos han acumulado, a través de procesos de transferencia horizontal de DNA, un importante repertorio de funciones, no presentes en el ancestro, que les permite producir diversas enfermedades tanto intestinales, como extraintestinales. Dos importantes patotipos son E. coli enteropatógena (EPEC), una de las principales causas de diarrea infantil en países en desarrollo, y E. coli enterohemorrágica (EHEC), agente causal de colitis hemorrágica y el síndrome urémico hemolítico, con frecuencia fatal, en el mundo y personas de todas las edades. Ambos patotipos de E. coli se caracterizan por la producción de la denominada lesión de adherencia y destrucción (“attaching and effacing lesion”, AE), la cual consiste en la eliminación de las microvellosidades intestinales, la acumulación de actina justo por debajo del sitio donde se adhiere estrechamente la bacteria y la translocación de proteínas efectoras responsables de alterar la fisiología celular dando lugar a la diarrea (64). Durante más de tres décadas estos dos organismos han sido motivo de intensa investigación en un importante número de laboratorios alrededor del mundo (12). Sin embargo, a pesar del amplio conocimiento que se ha generado en torno a los factores y mecanismos que utilizan las bacterias A/E para establecer una infección, poco se ha investigado sobre aquellos involucrados en la transmisión del patógeno y las etapas iniciales de la infección entre hospederos, entre otras razones por la falta de modelos animales que reproduzcan síntomas de la enfermedad y cuya utilización sea viable desde el punto de vista económico y de infraestructura disponible, ya que el modelo más aceptado de infección por EHEC que son los bovinos resulta sumamente caro y poco versátil para responder al tipo de preguntas que nos planteamos en esta propuesta. A este respecto, el ratón ha sido utilizado ampliamente como modelo animal para el estudio de varios aspectos relacionados a la virulencia de bacterias causantes de la infección AE, que van desde el análisis del papel que juegan diferentes factores de virulencia en el establecimiento de la infección mediante el uso de mutantes (15, 16), hasta el estudio del papel que juega la microbiota en el proceso denominado resistencia a la colonización (40, 41, 71, 72), o de los procesos controlados por los patógenos para competir con la microbiota o modificar la respuesta inmune innata (23, 31, 58, 70). El modelo murino de infección establecido con la bacteria C. rodentium ha permitido adquirir conocimiento que, a pesar de las reservas del caso, ha sido utilizado para inferir algunos de los eventos que podrían estarse llevando a cabo durante una infección causada por los patógenos humanos EPEC y EHEC por lo que es ampliamente aceptado (5, 43). A través de la conjunción de diferentes experiencias y metodologías y de la integración de esfuerzos tanto de investigadores consolidados y técnicos experimentados, como de jóvenes entusiastas e interesados en el desarrollo de una carrera científica, con esta propuesta queremos profundizar en el estudio del mecanismo de regulación transcripcional del operón fimbrial ecp en EPEC porque presenta características novedosas que nos permitirán ampliar el conocimiento sobre regulación transcripcional en bacterias y en particular sobre la proteína EcpR, un miembro con características únicas de la extensa familia de reguladores que contienen un dominio de unión a DNA conocido como LuxR-like C-terminal HTH (42). Así mismo, definiremos las variaciones adoptadas por otros organismos patógenos como C. rodentium. Aunque filogenéticamente relacionado a E. coli, la comparación de los operones ecp de estos dos organismos mostró que el el ortólogo de ecp en C. rodentium evolucionó adquiriendo características distintivas como la ausencia del gen regulador ecpR al inicio del operón y la falta de funcionalidad de su ortólogo localizado corriente abajo del operón como gen independiente y el hallazgo de un posible regulador con características funcionales muy distintas al del regulador de E. coli. A su vez, esta propuesta nos permitirá abordar el estudio de la función y la regulación de ECP in vivo, estudios que se han dificultado por la falta de un modelo animal sencillo y económico para este tipo de estudios con EPEC y EHEC. Sin embargo, las evidencias que soportan de manera sólida la hipótesis de que ECP podría jugar un papel importante durante el proceso de transmisión de la infección en patógenos AE, como el hecho de que su expresión se favorezca a temperaturas por debajo de los 37ºC o que jueguen un papel importante durante la colonización de hojas de vegetales de consumo humano, resaltan la importancia que tiene la presente propuesta para avanzar en el entendimiento tanto de la función de una fimbria ubicua en E. coli y presente en otras bacterias potencialmente patógenas, como de sus mecanismos de regulación que probablemente facilitan su función en etapas tempranas de la infección y posteriormente su desactivación para dar lugar a la expresión de factores de virulencia que actúan en etapas posteriores. Este estudio deberá también optimizar el modelo de infección murino para más adelante estudiar otros genes que pudieran estar participando en el proceso de transmisión, por ejemplo aquellos que pudiera encontrarse son co-regulados por EcpR. Será también prioridad de este proyecto, el ofrecer las condiciones para la formación de recursos humanos de alto nivel a través de los programas de posgrado y de la consolidación de investigadores jóvenes en un ambiente productivo y de interacción intensa. Y que los resultados de este trabajo se difundan tanto en foros internacionales y nacionales, como a través de publicaciones en revistas del mejor impacto en nuestra área.