Las infecciones pulmonares crónicas por Pseudomonas aeruginosa constituyen la principal causa de morbilidad y mortalidad en pacientes con la afección genética-hereditaria Fibrosis Quística (FQ). En estos pacientes, el progreso de la enfermedad implica un deterioro de la función pulmonar causada por los daños devenidos de la respuesta inflamatoria a la infección por P. aeruginosa, la cual persiste en el pulmón de manera crónica durante años, incluso décadas, sin poder ser erradicada por ninguna terapia conocida.
Durante el establecimiento de la infección crónica, P. aeruginosa sufre un proceso transformativo basado en la adquisición de mutaciones en genes específicos y la consecuente diversificación que permite la emergencia de fenotipos adaptados a los diversos micro-nichos generados en el ambiente heterogéneo del pulmón FQ. De todos los fenotipos que se pueden encontrar en estas infecciones crónicas, sin dudas el que concentró la mayor atención a nivel clínico es el fenotipo mucoide (variante sobreproductora del exopolisacárido alginato), ya que la aparición de estas variantes constituye un signo de irreversibilidad de la infección y presenta un pronóstico ominoso para el paciente con FQ. Numerosos estudios mostraron que la causa más frecuente de conversión al fenotipo mucoide, son las mutaciones que producen la pérdida de función en el gen mucA, uno de los principales reguladores negativos de la producción de alginato. Particularmente, las mutaciones reportadas con mayor frecuencia en este gen corresponden a deleciones -1 pb en una secuencia repetitiva simple (SSR) homopolimérica de 5 residuos de guanina (G5SSR426) y a sustituciones C por T en distintas posiciones de la región codificante del gen. Sin embargo, aún restan por ser esclarecidos muchos de los mecanismos que subyacen en la emergencia de este fenotipo.
Dentro de este marco, el principal objetivo de este estudio consistió en establecer la implicancia de distintos mecanismos de mutagénesis, en el surgimiento del fenotipo mucoide. Para ello se evaluó el rol de la la hipermutabilidad estable (por deficiencia en MutS), la hipermutabilidad transiente (por actividad de Pol IV), y la hipermutabilidad localizada en G5SSR426, en el proceso de conversión al fenotipo mucoide.
Durante la realización de este trabajo se obtuvieron resultados que demuestran que la conversión al fenotipo mucoide es dependiente de la actividad de MutS y Pol IV, como así también de la presencia de G5SSR426, ya que: (i) la hipermutabilidad estable por deficiencia en mutS, incrementó notablemente la frecuencia de emergencia de variantes mucoides, con respecto a la cepa normo-mutadora parental, (ii) en ambas cepas, la mayoría de las variantes mucoides aisladas en los ensayos realizados implicaron la adquisición de mutaciones en el gen mucA, (iii) la naturaleza y la distribución de tales mutaciones fueron extremadamente diferentes en cada cepa, con variantes mucoides derivadas de la cepa hipermutadora significativamente enriquecidas en la deleción -1 pb en G5SSR426, (iv) tanto la frecuencia de aparición de variantes mucoides, como la prevalencia de mutaciones en mucA se redujo drásticamente en ambas cepas cuando el gen dinB (Pol IV) fue inactivado, (v) las variantes mucoides obtenidas a partir de una cepa proficiente en MutS y deficiente en Pol IV no presentaron mutaciones en mucA, indicando que adquirieron el fenotipo mucoide a través de alteraciones independientes de esta vía, (vi) tanto la frecuencia de aparición de variantes mucoides, como la prevalencia de mutaciones en mucA se redujo drásticamente cuando se evaluó un alelo de mucA que carece de G5SSR426, (vii) esta pérdida en la mutagénesis en mucA pudo ser compensada, e incluso superada mediante la adición de nuevos SSRs de G:C distintos a G5SSR426.
En base a estos resultados, se pudo establecer in vitro, que los distintos mecanismos que regulan la tasa de mutación, la hipermutabilidad estable, la hipermutabilidad transiente, y la hipermutabilidad localizada en SSRs, actúan tanto de forma individual como combinada, incrementando la mutagénesis en el gen mucA y determinando a mucA como la principal vía génica de conversión al fenotipo mucoide, prevaleciendo sobre otras vías alternativas posibles (ej., mucB, mucD). En conclusión, este trabajo constituye un avance en la comprensión del rol de los diversos mecanismos mutagénicos en la conversión al fenotipo mucoide producida por P. aeruginosa, un proceso adaptativo crucial para el establecimiento de las infecciones crónicas en el sistema respiratorio de pacientes con FQ.
