Estudio transcriptómico global de la respuesta a los ácidos gálico y p-cumárico en Lactobacillus plantarum WCFS1

Abstract

Los compuestos fenólicos son importantes metabolitos secundarios de las plantas que poseen propiedades antioxidantes y previenen los fenómenos de oxidación asociados a la presencia de radicales libres o sustancias oxidantes, sin embargo pueden desempeñar un doble papel en donde a bajas concentraciones presentan efectos positivos, mientras que en cantidades elevadas podrían desencadenar efectos negativos de estrés general por su acción pro-oxidante, así como también, estar relacionados con procesos antinutricionales por la precipitación de proteínas y otras sustancias. Los ácidos fenólicos representan cerca de un tercio del total de los compuestos fenólicos presentes en las plantas y numerosos estudios han evaluado su influencia en el crecimiento de diversas especies de microorganismos determinando diferencias importantes. Las bacterias lácticas forman parte de la microbiota autóctona de los alimentos de origen vegetal y se ha descrito que algunas especies de Lactobacillus poseen rutas metabólicas que les permiten adaptarse a la presencia de los compuestos fenólicos. En la actualidad se dispone de escasa información en la especie modelo L. plantarum y aunque se han descrito dos actividades descarboxilasas, una que actúa sobre los ácidos hidroxibenzoicos y otra sobre los ácidos hidroxicinámicos, se desconocen las redes de regulación y los mecanismos de respuesta que a escala global despliega esta bacteria para resistir y sobrevivir a la presencia de estos ácidos fenólicos en los diferentes ambientes donde se desarrolla incluido el TGI. Este estudio evaluó mediante micromatrices de ADNc la respuesta transcriptómica de L. plantarum WCFS1 frente al ácido gálico (ácido hidroxibenzoico), y al ácido p-cumárico (ácido hidroxicinámico) con la finalidad de incrementar el conocimiento acerca de los mecanismos de resistencia de la microbiota intestinal a los ácidos fenólicos. Para el análisis transcriptómico se diseñó una micromatriz con 3066 genes y la hibridación se realizó de acuerdo a los protocolos de Agilent Technologies. La tasa de descubrimientos erróneos (FDR) se estableció menor de 5% y los resultados observados se validaron por qRT-PCR evaluando la expresión diferencial de diversos genes regulados a la alza y a la baja, así como también genes ¿housekeeping¿ (ldh, 16S rRNA y gyrA, entre otros). En presencia del ácido gálico 40 genes cambiaron sus niveles de expresión: 15 genes regulados a la alza y 25 a la baja. Los mecanismos relevantes implicados en la respuesta a éste ácido incluyen la descarboxilación mediada por la enzima galato descarboxilasa y el uso eficiente de las fuentes de energía vía la activación del flujo del carbono, por la inhibición de la glutamina y el transporte de amonio. La respuesta frente al ácido p-cumárico fue más amplia con un total de 280 genes afectados significativamente: 144 con inducción y 136 con una disminución en su expresión. Los mecanismos relevantes implicados en la respuesta al ácido p-cumárico incluyen la descarboxilación del ácido mediada por la enzima PAD descarboxilasa; la activación de proteasas, chaperonas y proteínas relacionadas a estrés oxidativo; la alteración del transporte a través de la membrana; la activación de genes que codifican proteínas que reciclan metionina y la producción de energía por la vía del malato; así como la inhibición de genes relacionados con traducción, procesos de división celular y del transporte de amonio. PALABRAS CLAVE: Transcriptómica, Lactobacillus plantarum, ácido p-cumárico, ácido gálico.