Estudio teórico-experimental de la contribución del oligosacárido central del Lipopolisacárido a la integridad de la membrana externa de Escherichia y Salmonella typhimurium
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Fecha
2017
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
Nombre de Curso
Licencia CC
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Resumen
La capa de LPS de la ME de bacterias Gram negativo es afectada tanto por agentes liotrópicos como por factores termotrópicos que alteran su integridad y función. Por medio de Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y simulación molecular, se estudió la contribución de los componentes del Oligosacárido central (OC) en la estabilidad e integridad de la ME y su relación con la resistencia a antibióticos. Para esto se caracterizó las temperaturas de transición de fase (Tm) de vesículas artificiales de LPS extraídos de las cepas AwaaF, AwaaQ, AwaaP y silvestre E. coli BW25113 y de S. typhimurium y sus mutantes OwaaL, Owaal, OwaaG. Los valores de Tm obtenidos y su relación con el quimiotipo de cada LPS indican que las modificaciones en el OC afectan tanto la Tm como el rango de transición de fase (RTm) de las vesículas, donde las cepas OwaaP, AwaaQ y silvestre de E. coli sufren los mayores cambios en su Tm y RTm. Mediante simulaciones de Dinámica Molecular se relacionaron los resultados obtenidos por DSC con la conformación adoptada a nivel atómico de bicapas formadas por LPS representativos de los quimiotipos OwaaP, AwaaQ y silvestre. En concordancia con los resultados de DSC, el análisis del parámetro de segundo orden de las cadenas aciles de cada LPS mostró cambios en la fase adoptada por estas bicapas, donde a 37 °C los LPS silvestre y AwaaQ se encontrarían en fase cristalina-liquida, mientras que el LPS OwaaP lo haría en fase lamelar. Además, el mayor valor de Tm del LPS OwaaP (47 °C) y la del LPS AwaaQ (23 °C) relacionan con la modificación de los ángulos de torsión de los enlaces glucosídicos del LPS, producto de los cambios conformacionales tanto a nivel de monómero como supramoleculares promovidos por la ausencia de residuos específicos a nivel del OC. Estos resultados permiten explicar el cambio en la permeabilidad de membrana frente a diferentes agentes, como también la susceptibilidad a distintos antibióticos, procesos a los que no solo contribuye el Lípido A, sino también son afectados por la composición del OC.
The outer membrane (OM) LPS leaflet of Gram Negative bacteria is affected by lyotropic and thermotropic factors, which modify its integrity and function. In this work, the contribution of the oligosaccharide inner core (OC) to the OM stability and its correlation with the antimicrobial resistance was studied using Differential scanning calorimetry (DSC) and molecular dynamics simulations (MD). The transition phase temperature (Tm) and range (RTm) of artificial vesicles made of LPS extracted from E. coli BW25113 wildtype and mutant strains OwaaF, OwaaQ, OwaaP and S. typhimurium wildtype, AwaaL, Awaal, OwaaG strains and used to correlate the LPS layer conformation with information obtained by the analysis of MD trajectories of representative LPS bilayer above and below the experimental Tm. The LPS OwaaP and OwaaQ present the higher Tm shift to 47 °C and 23 °C with respect to the wildtype LPS (37 °C), despite all LPS vesicles shown a modification of the Tm and RTm with respect to the WT LPS. At 37 °C, LPS OwaaP adopts a lamellar phase, but OwaaQ and WT LPS have a liquid-crystalline conformation as observed on the MD analysis. Moreover, the phase adopted is result of the differential conformation of the acyl chain and the OC, underlying the rearrangement LPS intra- and inter-LPS interactions due to the modification of the OC components.
The outer membrane (OM) LPS leaflet of Gram Negative bacteria is affected by lyotropic and thermotropic factors, which modify its integrity and function. In this work, the contribution of the oligosaccharide inner core (OC) to the OM stability and its correlation with the antimicrobial resistance was studied using Differential scanning calorimetry (DSC) and molecular dynamics simulations (MD). The transition phase temperature (Tm) and range (RTm) of artificial vesicles made of LPS extracted from E. coli BW25113 wildtype and mutant strains OwaaF, OwaaQ, OwaaP and S. typhimurium wildtype, AwaaL, Awaal, OwaaG strains and used to correlate the LPS layer conformation with information obtained by the analysis of MD trajectories of representative LPS bilayer above and below the experimental Tm. The LPS OwaaP and OwaaQ present the higher Tm shift to 47 °C and 23 °C with respect to the wildtype LPS (37 °C), despite all LPS vesicles shown a modification of the Tm and RTm with respect to the WT LPS. At 37 °C, LPS OwaaP adopts a lamellar phase, but OwaaQ and WT LPS have a liquid-crystalline conformation as observed on the MD analysis. Moreover, the phase adopted is result of the differential conformation of the acyl chain and the OC, underlying the rearrangement LPS intra- and inter-LPS interactions due to the modification of the OC components.
Notas
Tesis (Bioquímica, Magíster en Bioquímica)
Este trabajo de tesis fue financiado por los proyectos FONDECYT de Inicio en la Investigación N° 11130576 y FONDECYT Regular N° 1171654, Millenium Initiative 09-022-F (D.A.V).
Este trabajo de tesis fue financiado por los proyectos FONDECYT de Inicio en la Investigación N° 11130576 y FONDECYT Regular N° 1171654, Millenium Initiative 09-022-F (D.A.V).
Palabras clave
Salmonella Typhimurium, Escherichia Coli, Oligosacáridos, Resistencia a los Antibióticos, Investigaciones.