Saavedra, ClaudiaBriones González, Alan CristóbalFacultad de Ciencias de la Vida2023-06-302023-06-302020https://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/51270Tesis (Doctor en Biotecnología)This PhD thesis was funded by FONDECYT #1160315 project entitle "Identification and Characterization of non-cognate partners of the Salmonella Typhimurium ArcAB twocomponent system in response to hydrogen peroxide and hypochlorous acid.". Also, the CONICYT BECAS DOCTORADO NACIONAL #21160858 for the financing of the PhD program.Los organismos deben detectar los cambios en sus entornos de manera rápida y coordinar una respuesta para permitir la adaptación y la supervivencia. Uno de estos organismos que enfrenta múltiples cambios en su estilo de vida es Salmonella enterica serovar Typhimurium, un patógeno Gram negativo que causa gastroenteritis severa en humanos y fiebre tifoidea en ratones. El ciclo de vida de Salmonella comienza en aguas y/o alimentos contaminados, donde los huéspedes se alimentan y permiten que Salmonella ingrese al sistema digestivo del huésped. En estos nuevos ambientes, Salmonella debe enfrentar las duras condiciones del estómago y luego del intestino delgado. A pesar de estas condiciones, Salmonella sobrevive e infecta la lámina basal del intestino delgado, donde enfrenta un nuevo desafío, el sistema inmune innato comandado principalmente por macrófagos. Estas células huésped fagocitan a Salmonella y tratan de eliminarla mediante el uso de especies reactivas de oxígeno (ROS), principalmente mediante la producción de peróxido de hidrógeno (H202). Sin embargo, Salmonella tiene diferentes mecanismos que detectan y eliminan el H202 . Uno de estos mecanismos es mediante la detección de señales a través de los sistemas de dos componentes (TCS). Estos sistemas están compuestos por un sensor unido a membrana con función histidina quinasa (HQ) y un regulador de respuesta (RR) citoplasmático, el cual promueve cambios genéticos para una rápida adaptación. Uno de los TCS estudiados por nuestro grupo es el TCS ArcB/ArcA, que se vinculó para la adaptación de los niveles de oxigenación y más tarde para el estado redox bacteriano. La acción bioquímica de ArcA bajo estrés de H202 está bien estudiada, sin embargo, el mecanismo molecular de la función de ArcB está pobremente descrita. Además, algunos trabajos han sugerido que la transducción de señales en el TCS ArcB/ArcA no siempre funciona de forma canónica, lo que plantea la idea de una conversación cruzada con otros componentes de TCS. En este trabajo, identificamos el regulón ArcB en estrés por H202 en Salmonella, este HQ detecta y promueve una respuesta versátil entre las condiciones de aerobiosis y H202. Además, análisis transcriptómicos sugieren que este TCS se conversa de manera cruzada con otros componentes de TCS, específicamente, un(os) RR(s). Nuestros análisis identificaron tres RR que podrían modular las respuestas a la exposición a H202, que son los reguladores BaeR, BasR y KdpE. Además, ensayos moleculares y bioquímicos mediante qRT-PCR y Phos-tag™,- SDS - PAGE nos permitieron determinar que ArcB podría comunicarse con los reguladores BasR y KdpE tras la exposición al H202. Además, nuestra observación podrían correlacionarse con la infección de macrófagos. Los resultados obtenidos de este trabajo amplían el conocimiento de cómo funciona ArcB en condiciones de estrés oxidativo y aclaran algunos aspectos de la hipotética conversación cruzada, donde identificamos tres reguladores (BaeR, BasR y KdpE), que podrían conversar de manera cruzada con ArcB en Salmonella.The organisms must detect the changes in their environments in a rapid and coordinate way to allow adaptation and survival. One organism that faces multiple changes in their lifestyle is Sa/monella enterica serovar Typhimurium, a Gram-negative pathogen that causes severe gastroenteritis in humans and typhoid fever in mice. Salmonel/a lifecycle start in contaminated water and/or foods, where the hosts feed itself and allow Sa/monella to enter to the host digestive system. In these new environments, the bacteria must face the harsh conditions on the stomach and later small intestine. Despite these conditions, Salmonel/a survives and infect the basal lamina of the small intestine where face a new challenge, the innate immune system commanded primarily by macrophages and neutrophils. These host cells phagocytize Sa/monella and try to eliminate it by the use of reactive oxygen species (ROS), mainly by the production of hydrogen peroxide (H202). However, Salmonella has different mechanisms that sense and scavenge H202. One of these mechanisms is by the use of signal detection via two-component systems (TCS). These systems are composed by a membrane-bound sensor with histidine kinase (HK) function and a cytoplasmic response regulator (RR) that prometes genetic changes for a faster adaptation. One of the TCS studied for our group is the TCS ArcB/ArcA, which was linked in the adaptation of different oxygenation levels and later in the bacteria! redox state. The biochemical action of ArcA under H202 stress is well studied, however, the molecular mechanism of how ArcB function is poorly described. Additionally, sorne works have suggested that the signal transduction in the TCS ArcB/ArcA does not always work in a canonical form, rising the idea of sorne crosstalk with other components of TCS. In this work, we identified the ArcB-regulon upon H202 stress in Salmonel!a, this HK sense and prometes a versatile response between aerobiosis and H202 stress. Further, our transcriptomic analysis suggests that this TCS crosstalk with other components of TCS, specifically, a RR. Our analysis identified three RR that could modulate the responses after the H202 exposure, which are the BaeR, BasR and KdpE regulators. Further, molecular and biochemical assays using qRT-PCR and Phos-tag™ compound allow us to determínate that ArcB could crosstalk with BasR and KdpE regulators upon H202 exposure. As well, our observation correlate with the macrophage's infection. The results obtained from this work expand the knowledge of how the HK ArcB works in oxidative stress condition and clarify sorne aspect of the hypothetical crosstalk found in this TCS ArcB/ArcA, where we identified three regulators (BaeR, BasR and KdpE) that could work with ArcB in Salmonel/a upon H202 exposure.enSalmonellaInmunologíaSalmonella EntéricaInvestigacionesMacrófagosTesis