Aeromonas hydrophila es un bacilo gram-negativo, patógeno oportunista de animales y humanos. La patogénesis de A. hydrophila es multifactorial. Con objeto de identificar genes implicados en la virulencia de la cepa PPD134/91 de A. hydrophila, se realizaron experimentos de sustracción génica, que llevaron a la detección de 22 fragmentos de ADN que codificaban 19 putativos factores de virulencia, incluyendo un gen que codificaba una proteína de sistema de secreción de tipo III (T3SS). La creciente importancia del T3SS en la patogénesis de diversas bacterias, llevó a identificar y analizar la agrupación génica del T3SS de las cepas AH-1 y AH-3 de A. hydrophila, así como también el efector AexT en la cepa AH-3. La inactivación de los genes de T3SS aopB y aopD en A. hydrophila AH-1, y ascV en A. hydrophila AH-3 conlleva una disminución de la citotoxicidad, un incremento de la fagocitosis, y una reducción de la virulencia en diferentes modelos animales, demostrando estos resultados que el T3SS es necesario para la patogenicidad del género Aeromonas. El mutante en el gen aexT de la cepa AH-3 de A. hydrophila muestra una ligera reducción de la virulencia, ensayada con diferentes métodos. Por otro lado, la proteína AexT presentó actividad ADP-ribosiltransferasa, y se demostró su translocación vía T3SS al interior de células eucariotas, sistema que a su vez parece ser inducible in vitro en condiciones de depleción de calcio. Mediante el uso de diferentes sondas de ADN, se determinó la presencia del T3SS en cepas tanto clínicas como ambientales de diferentes especies del género Aeromonas: A. hydrophila, A. veronii, y A. caviae, y la codistribución de esta agrupación génica y del gen aexT. Finalmente, con el fin de analizar la activación transcripcional de la agrupación génica de T3SS y del efector AexT en A. hydrophila AH-3, los promotores predichos del operón aopN-aopD y el gen aexT se fusionaron con el gen reporter gfp (Green Fluorescence Protein). Además, se demostró que la expresión de ambos promotores depende de diferentes componentes bacterianos, como por ejemplo el sistema de dos componentes PhoP/PhoQ, el sistema de quórum sensing AhyI/AhyR, el sistema flagelar, el lipopolisacárido, la oxidoreductasa DsbA o el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa. / Aeromonas hydrophila is a gram-negative opportunistic pathogen of animals and humans and its pathogenesis is multifactorial. Genomic subtraction was used to identify putative virulence genes in A. hydrophila PPD134/91 and led to the identification of 22 unique DNA fragments encoding 19 putative virulence factors, including a gene encoding a type III secretion system (T3SS) protein. The increasing importance of the T3SS in the pathogenesis of several bacteria, led us to identify and further analyse the T3SS gene clusters in A. hydrophila AH-1 and AH-3. Insertional inactivation of the T3SS genes aopB and aopD in A. hydrophila AH-1 and ascV in A. hydrophila AH-3 led to decreased cytotoxicity, increased phagocytosis, and reduced virulence in several animal models. These results show that the T3SS is required for A. hydrophila pathogenicity. We also cloned and sequenced an ADP-ribosylating toxin (AexT) in A. hydrophila AH-3, and showed that this toxin is translocated via the T3SS, which also seems to be inducible in vitro under calcium depleted conditions. The A. hydrophila AH-3 aexT mutant showed a slight reduction in virulence assayed by several methods. By using several gene probes, we also determined the presence of the T3SS in clinical and environmental strains of different Aeromonas species: A. hydrophila, A. veronii, and A. caviae, and the co-distribution of this gene cluster and the gene encoding the toxin AexT. Finally, to study the transcriptional regulation of the T3SS gene cluster and the effector AexT in A. hydrophila AH-3, we isolated the predicted promoter regions of both operon aopN-aopD and gene aexT, which were fused with a green fluorescence protein reporter gene. Furthermore, we established that expression of the T3SS gene cluster and the effector AexT in A. hydrophila AH-3 depends on the expression of several bacterial components, such as the lipopolysaccharide, the polar flagellum, the two component regulatory system PhoP/PhoQ, the quorum sensing system based on AhyI/AhyR proteins, the pyruvate dehydrogenase complex and the periplasmic oxidoreductase DsbA.

Serratia marcescens és un bacteri gramnegatiu que es comporta com un patogen oportunista i és responsable d'un nombre creixent d'infeccions nosocomials. Les infeccions més comuns causades per aquest bacteri són pneumònies, infeccions del tracte urinari, septicèmies i meningitis.A la membrana externa de la paret dels bacteris gramnegatius s'hi localitzen unes molècules amfifíliques, anomenades lipopolisacàrids, que consten de tres regions principals: el lípid A, que constitueix la part lipídica, i el nucli i l'antigen O, que formen la part polisacarídica, que es projecta cap a l'exterior. Aquesta particular disposició comporta que el LPS sigui l'antigen superficial més important en els bacteris gramnegatius i un dels principals factors de virulència. Per aquest motiu, ens els últims anys s'han estudiat les estructures químiques i les funcions dels LPSs d'un nombre important de bacteris gramnegatius, així com també els responsables genètics de la seva biosíntesi. Aquesta tesi s'ha centrat en l'estudi estructural i genètic del nucli del LPS de S. marcescens N28b O4. Anàlisis químiques i estructurals realitzades sobre l'oligosacàrid majoritari de la regió del nucli del LPS d'un mutant de S. marcescens N28b deficient en antigen O juntament amb anàlisis de complementació ens van permetre proposar la següent estructura química: β-Glc-(1→6)-α-Glc-(1→4)-α-D-GlcN-(1→4)-α-D-GalA-[(2←1)-α-D,D-Hep-(2←1)-α-Hep]-(1→3)-α-L,D-Hep[(7←1)-α-L,D-Hep]-(1→3)-α-L,D-Hep-[(4←1)-β-D-Glc]-(1→5)-Kdo. La configuració D dels residus de β-Glc, α-GlcN, i α-GalA es va deduir a partir de les dades genètiques i per això s'ha de considerar temptativa. Diversos anàlisis comparatius realitzats sobre la regió del nucli del LPS de la soca salvatge i del mutant deficient en antigen O van demostrar que aquesta regió és compartida per ambdós bacteris i per tant l'estructura de nucli proposada és perfectament extrapolable a la de la soca salvatge S. marcescens N28b. A més, per espectrometria de masses de ressonància d'ió ciclotró per transformada de Fourier i ionització per electrosprai (ESI FT-ICR-MS) es van identificar altres oligosacàrids en aquesta regió que probablement contenien substitucions addicionals per residus de D-glicero-D-talo-oct-2-ulosonic (Ko) o d'àcid hexosurònic, que hi eren presents tant a la regió del nucli de la soca salvatge com del mutant deficient en antigen O. D'altra banda la identificació de diferents ions que diferien uns dels altres per masses de +80 Da, suggeriren la presència de substitucions no-estequiomètriques per residus monofosfats.La identificació de l'estructura del nucli del LPS de S. marcescens N28b va permetre poder completar, en la segona part del treball, la caracterització funcional dels gens de l'agrupació waa d'aquesta soca bacteriana, implicada en la biosíntesi del nucli del seu LPS. Estudis previs realitzats sobre aquesta agrupació, constituïda per 14 pautes de lectura oberta, havien permès identificar la funció dels gens compartits amb la resta d'enterobacteris. La caracterització de la resta de gens no compartits es va realitzar a partir d'anàlisis químics i de complementació gènica sobre mutants no polars en aquests gens obtinguts en aquest treball. D'aquesta manera, l'estudi de les estructures de nucli incomplert d'aquests mutants o dels canvis fenotípics que es produïen com a conseqüència de la mutació en comparació amb la soca salvatge van permetre proposar funcions per la resta de gens de l'agrupació waa de S. marcescens N28b. Com a més rellevant, es pot citar la identificació dels gens responsables de la transferència del disacàrid lateral d'heptosa, dels residus d'àcid galacturònic i glucosamina i dels tres residus de glucosa. / Genetic and Structural Study of the Core Region of the Lipopolysaccharide from Serratia marcescens N28b""Serratia marcescens" is a recognised nosocomial gram-negative pathogen that mainly causes pneumonia, septicaemia, meningitis and urinary tract infections. In gram-negative bacteria, the lipopolysaccharide (LPS) is one of the major structural and immunodominant molecules of the outer membrane. It consists of three domains: lipid A, core oligosaccharide and O-antigen. Lipopolysaccharides are important virulence factors in pathogenic strains. Thus, structures and functions of lipopolysaccharides from many gram-negative bacteria as well as the genetic determinants of their biosynthesis have been intensely investigated. This doctoral thesis has focused in the structural and genetic characterisation of the LPS core region of S. marcescens N28b.Chemical and structural analyses of the major oligosaccharide from the LPS core region of an O-antigen-deficient mutant of S. marcescens N28b as well as complementation analyses led to the following proposed structure: β-Glc-(1→6)-α-Glc-(1→4)-α-D-GlcN-(1→4)-α-D-GalA-[(2←1)-α-D,D-Hep-(2←1)-α-Hep]-(1→3)-α-L,D-Hep[(7←1)-α-L,D-Hep]-(1→3)-α-L,D-Hep-[(4←1)-β-D-Glc]-(1→5)-Kdo. The D configuration of the β- Glc, α-GlcN and, α-GalA was deduced from genetic data and thus is tentative. Several comparative chemical analyses demonstrated that the wild strain S. marcescens N28b and the O-antigen-deficient mutant share the same core region and therefore the proposed core structure is completely applicable to that of the wild strain. Furthermore, other oligosaccharides were identified by ion cyclotron resonance-Fourier-transformed electrospray ionisation mass spectrometry, which presumably contained additional residues of D-glycero-D-talo-oct-2-ulosonic acid (Ko) or of hexuronic acid. Several ions were identified that differed from others by a mass of +80 Da, suggesting a nonstoichiometric substitution by a monophosphate residue. The elucidation of the structure shown above, allowed us to complete the functional characterisation of the genes in the S. marcescens N28 waa gene cluster involved in the biosynthesis of its LPS core region. Previous studies had led to the identification of waa genes shared by all known "Enterobacteriaceae". Chemical and/ or complementation analyses of several nonpolar mutants within the S. marcescens gene cluster generated in this work allowed us to propose functions for the remaining waa genes. Among others, genes involved in the transfer of the galacturonic acid, glucosamine and the tree glucose residues of the core region as well as in the transfer of the branched heptose disaccharide were identified.