La bacteria

Bacillus anthracis

El Bacillus anthracis es el agente etiológico del ántrax o carbunco. Es una bacteria Gram positiva, en forma de bastón de 2 a 11 mm, con lados paralelos y extremos rectos o ligeramente cóncavos, recubierta por una cápsula formada un polímero del ácido D-glutámico. Las células se asocian, protegidas por una envoltura capsular de apariencia uniforme, formanndo diplobacilos, o en largas cadenas cuando provienen de cultivos, y en parejas o cadenas de tres a cuatro cuando si se aíslan a partir de organismos infectados. Forman esporas de aspecto elipsoidal de 1 a 1.5 mm, ubicadas en el centro sin producir deformaciones del cuerpo bacteria.

Plásmidos y ciclo ecológico

En la gran mayoría de las cepas de B. Anthracis estudiadas se ha demostrado la presencia estable de dos elementos genéticos extracromosómicos de gran tamaño -megaplásmidos- que le confieren a los individuos de la población ventaja selectiva y capacidad para completar un ciclo que abarca dos nichos ecológicos bien diferenciados, en los cuales se expresan dos estadios fisiológicos alternativos. El primero corresponde a la germinación de la forma "durmiente" e inicio de la forma vegetativa, capaz de multiplicarse en los tejidos y órganos de animales herbívoros, y en menor grado en el hombre-; el segundo corresponde a la formación de esporas fuera del organismohospedador como respuesta a condiciones ambientales particlares.

Los megaplásmidos, identificados como pXO1 y pXO2, tienen tamaños moleculares de 60MDa (96.231 pares de bases) y 110 MDa (181,654 pares de bases) respectivamente. Por su tamaño, amplia distribución entre aislados de la naturaleza, estabilidad genética y las funciones asociadas pueden ser considerados como una parte fundamental -no dispensable- del genoma de este organismo.

En conjunto, las funciones plasmídicas responsables de la virulencia, formación de la cápsula y la germinación de las formas esporuladas son esenciales para la sobrevivencia del B. Anthracis en los habitats que ocupan durante el ciclo ecológico.

Plásmidos y patogenicidad

Todas las cepas de B. anthracis reportadas como virulentas son portadoras de los plásmidos pXO1 y pXO2. Actualmente se conoce la secuencia completa del DNA de estas moléculas, y se han construido los mapas físicos correspondientes. La proporción de bases GC (32.5%) es similar a la del resto del genoma.

Llama la atención que la mayoría de los genes putativos (ORF's o marcos abiertos de lectura) codificados en estas moléculas no presentan homología significativa con las secuencias de genes identificados y disponibles en los bancos de datos. Un hecho común es la abundancia de secuencias asociadas con la inserción, integración y transposición de genes, proporcionando en conjunto gran flexibilidad genética.

El plásmido pX01, con 143 ORF's, contiene los genes estructurales pagA, lef y cya, que codifican para las proteínas conocidas respectivamente como Antigeno de Protección (AP), Factor Letal (FL) y Factor Edema (FE); dos elementos de regulación difusibles (genes pagR y atxA) una resolvasa, una transposasa, además del operon gerX (genes, XA, XB y XC) relacionado con el proceso de germinación de las esporas. Todas estas funciones están reunidas en una "isla patogénica" formada por una región de 44.8 Kbp, delimitada por secuencias repetidas invertidas (secuencia IS1627).

Otras regiones contienen genes posiblemente relacionados con los mecanismos de replicación, segregación y control del número de copias del plásmido. La mayoría, sin embargo, no codifican para funciones conocidas. Las proteínas FL (90 kDa) y FE (89 kDa) , no son en si mismas toxigénicas, y no son capaces de penetrar al citoplasma, actúan formando combinaciones binarias con el Antígeno Protector (83 kDa), generando compuestos toxigénicos, capaces de producir diferentes respuestas patogénicas en animales y cultivos celulares. AP+FL forman la toxina letal, mientras que AP+FE forman la toxina edema, que producen respectivamente la muerte de animales y edema en piel.

En el proceso de acción de las toxinas AP se une a un receptor celular y es clivado por proteasas celulares dando origen a proteína de 63kDa la AP63 que posee un sitio de unión de alta afinidad con los factores FL y FE. Los complejos formados son internalizados mediante un proceso de endocitosis que facilita la translocación de los factores al interior celular. El Factor Edema tiene actividad de adenilciclasa, mientras que el Factor Letal es una proteasa que inactiva la enzima MAPKK1. Dentro de la región delimitada por las secuencias IS1627 se encuentra el operon de germinación formado por los genes gerXA, gerXB y gerXC, que codifican proteínas con secuencias (y probablemente funciones) similares a la germinación de esporas en B. subtilis.

El plásmido pXO2, con 85 ORF's, contiene los genes estructurales capB, capC, y capA, y el gen regulador dep, responsables de la síntesis del ácido poligD-glutámico, que es secretado y forma una cápsula que envuelve la pared celular y contribuye con la patogenicidad permitiendo la evasión de los mecanismos de inmunidad y defensa, permitiendo el desarrollo de septicemia en organismos infectados.

Consideraciones finales

Bacillus anthracis ha sido objeto y sujeto de estudio desde los inicios de la Bacteriología y el desarrollo de la Inmunología. Primero como modelo para el establecimiento de la etiología de las enfermedades infecciosas, luego en la producción de la primera vacuna por atenuación de bacilos vivos, aplicada con éxito en el control del ántrax en animales herbívoros. En las últimas décadas ha sido manipulado para la producción masiva de esporas destinadas a la guerra bacteriológica y el bioterrorismo. En el futuro cercano dispondremos de la secuencia completa del genoma (cromosoma+plásmidos), y el B. anthracis, servirá nuevamente de modelo, ahora para otros campos del conocimiento: la transcriptómica y la proteómica.