Participación de la cadena O del LPS y la celulosa en las interacciones celulares de Rhizobium leguminosarum bv. viciae durante la formación de biofilms

RUSSO, D. M.; POSADAS, D. M.; BRUCINI, M. P; KANNENBERG E; DOWNIE, J. A; ZORREGUIETA, A

Universidad de Quilmes, Pcia de Buenos Aires

Congreso; Tercer Congreso de Microbiología General SAMIGE; 2006

SAMIGE

Hemos estudiado la capacidad formadora de biofilms del simbionte R. leguminosarum bv. viciae in vitro, utilizando cámaras de cultivo con base de borosilicato para observar las etapas de su desarrollo por microscopía confocal. Este proceso se inicia con el anclaje de las bacterias al soporte abiótico a través de los polos, continúa con la formación de microcolonias y el establecimiento de interacciones laterales y polares estrechas en forma de racimos para finalmente alcanzar una estructura con canales de agua. Basados en estudios genéticos propusimos un modelo para su formación in vitro en el cual el exopolisacárido acídico participa en el anclaje al soporte y forma parte de la matriz extracelular. La modificación de la longitud de sus cadenas mediante las glicanasas b 1, 4 PlyA y PlyB favorecería el desarrollo de una estructura madura en etapas tardías. Asimismo, otras proteínas extracelulares tipo adhesinas dependientes del sistema de secreción tipo I PrsD-PrsE participarían en las interacciones celulares. Para completar este modelo, estudiamos dos polisacáridos de superficie involucrados en las interacciones entre el simbionte y la planta hospedadora, el lipopolisacárido (LPS) y las fibrillas de celulosa. Dos mutantes del LPS, B772 y B773, generadas por mutagénesis al azar por transposición fueron caracterizadas genéticamente. La inserción del Tn5 ocurrió en el gen de una putativa galactosil transferasa A (lpcA) involucrada en la biosíntesis del core del LPS en B772 y en el gen de una hipotética GDP-manosa dehidratasa responsable de la síntesis del precursor de la ramnosa (lpsR) del antígeno O en B773. El análisis por SDS-PAGE del LPS determinó que ambas mutantes son deficientes en la cadena O aunque mostraron diferente fenotipo de biofilm in vitro. La mutante lpcA interaccionó a través de los polos, y no presentó uniones laterales, siendo incapaz de anclarse al soporte y formar un biofilm, mientras que lpsR estableció interacciones celulares sin evidente alteración en el anclaje ni en la estructura. Además, lpsR formó agregados celulares macroscópicos en el seno del cultivo que fueron disgregados con celulasa y mostró intensa coloración de las colonias con rojo congo, lo que sugirió la participación de la celulosa. Por interrupción del gen de la celulosa sintetasa celA y tinción con congo se demostró que la biosíntesis está reprimida en la cepa silvestre e inducida en lpsR, y que participa en las interacciones celulares suprimiéndose la formación de agregados en lpsRcelA. Sorprendentemente, las interacciones que presentó esta doble mutante fueron similares a B772 lpcA, formando cadenas de células en zig-zag, con ausencia de uniones laterales e incapacidad de desarrollar un biofilm. Esto indica que la inducción de la síntesis de celulosa suprime el defecto en el antígeno O en lpsR. Estos resultados sugieren la participación de la cadena O del LPS en la adhesión al soporte, el establecimiento de interacciones celulares laterales y la formación del biofilm típico. Asimismo, la inducción de la síntesis de celulosa influiría en las propiedades de adhesión entre bacterias.