Descifrar la biologa de Mycobacterium tuberculosis de la secuencia completa

del genoma

Incontables millones de personas han muerto a causa de la tuberculosis, una enfermedad

infecciosa crnica causada por el bacilo de la tuberculosis. La secuencia completa del genoma
de la cepa de mejor caracterizado de Mycobacterium tuberculosis, H37Rv, ha sido
determinado y analizado con el fin de mejorar nuestra comprensin de la biologa de este
patgeno de crecimiento lento y para ayudar la concepcin de nuevas intervenciones
profilcticas y teraputicas. El genoma comprende 4,411,529 pares de bases, contiene
alrededor de 4.000 genes, y tiene un muy alto contenido de guanina + citosina que se refleja en
la sesgada amino-cido contenido de las protenas. M. tuberculosis difiere radicalmente de
otras bacterias en que una gran parte de su codificacin capacidad se dedica a la produccin
de enzimas implicadas en la lipognesis y la liplisis, y a dos nuevas familias de protenas ricas
en glicina con una estructura repetitiva que puede representar una fuente de variacin
antignica.

A pesar de la disponibilidad de tratamientos eficaces de quimioterapia de corta duracin (DOTS) y

la vacuna contra el bacilo de Calmette-Gue rin (BCG), la bacilo de la tuberculosis sigue cobrando
ms vidas que cualquier otra nico agente infeccioso 1. Los ltimos aos han visto una mayor
incidencia de la tuberculosis en los pases tanto desarrollados como en los industrializados, la
masiva aparicin de cepas resistentes a los medicamentos y una mortal sinergia con el virus de la
inmunodeficiencia humana (VIH). En 1993, la gravedad de la situacin llev a la Organizacin
Mundial de la Salud (OMS) para declarar la tuberculosis una emergencia mundial en un intento de
aumentar conciencia pblica y poltica. Se necesitan medidas radicales ahora prevenir las sombras
predicciones de la realidad convertirse en la OMS. Los combinacin de la genmica y la
bioinformtica tiene el potencial de generar la informacin y el conocimiento que permita a la
concepcin y desarrollo de nuevas terapias e intervenciones que es necesario tratar esta enfermedad
en el aire y para dilucidar la inusual biologa de su agente etiolgico, Mycobacterium tuberculosis.

Los rasgos caractersticos de la bacilo de la tuberculosis incluyen su lenta el crecimiento, la

inactividad, la envoltura celular compleja, de patgenos intracelulares nesis y la homogeneidad
gentica 2. El tiempo de generacin de M. tuberculosis, en medio o infectados animales sintticas,
estpicamente, 24 horas. Esto contribuye a la naturaleza crnica de la enfermedad,
imponeprolongados regmenes de tratamiento y representa un obstculo formidable para los
investigadores. El estado de latencia en el que permanece el bacilo quiescente dentro del tejido
infectado puede reflejar apagado metablica resultante de la accin de una respuesta inmune
mediada por clulas que puede contener pero no erradicar la infeccin. A medida que la inmunidad
desaparece, a travs de envejecimiento o la supresin inmune, las bacterias inactivas reactivar,
causando un brote de la enfermedad a menudo muchas dcadas despus de la infeccin inicial 3. La
base molecular de la latencia y la reactivacin sigue siendo oscuro, pero se espera que sea
genticamente programado y para involucrar a vas de sealizacin intracelular.

La envoltura celular de M. tuberculosis, una bacteria Gram-positiva con un G + C-rico genoma,

contiene una capa adicional ms all de la peptidoglicano que es excepcionalmente rico en lpidos
inusuales, glucolpidos y polisacridos 4,5. rutas biosintticas novedosas generan componentes de la
pared celular tales como cidos miclicos, cido mycocerosic, phenolthiocerol, lipoarabinomannan
y arabinogalactano, y varios de estos pueden contribuir a la longevidad de micobacterias, disparador
reacciones inflamatorias de acogida y actuar en la patognesis. poco se sabe acerca de los
mecanismos que intervienen en la vida dentro de la macro fago, o el grado y la naturaleza de los
factores de virulencia producidos por el bacilo y su contribucin a la enfermedad.

Se cree que el progenitor de la complejo M. tuberculosis, que comprende M. tuberculosis, M. bovis,

M. bovis BCG, M. africanum y M. microti, surgi de una bacteria del suelo y que la humana bacilo
puede haber sido derivado de la forma siguiente a la bovina domesticacin del ganado. El complejo
carece de entre cepa gentica diversidad y cambios de nucletidos son muy raros 6. Esto es
importante en trminos de la inmunidad y desarrollo de vacunas como la mayora de las protenas
sern idnticas en todas las cepas y, por tanto, deriva antignica ser restringido. Sobre la base del
anlisis de secuencia sistemtica de 26 loci en un gran nmero de aislamientos independientes 6, se
concluy que el genoma de M. tuberculosis es ya sea inusualmente inerte o que el organismo es
relativamente joven en trminos evolutivos.

Desde su aislamiento en 1905, la cepa H37Rv de M. tuberculosis tiene encontrado amplia

aplicacin en todo el mundo en la investigacin biomdica porque se ha conservado la virulencia
completa en modelos animales de tuberculosis, a diferencia de algunos aislados clnicos; tambin es
susceptible a las drogas y susceptibles de manipulacin gentica. Un mapa integrado del 4,4
megabase (Mb) cromosoma circular de este patgeno de crecimiento lento Gen se haba establecido
previamente y bibliotecas de pedido csmidos y cromosomas artificiales bacterianos (BAC) eran
disponible 7,8.

Organizacin y secuencia del genoma

El anlisis de secuencia. Para obtener la secuencia del genoma contigua, una enfoque combinado
que se utiliz consisti en la secuencia sistemtica El anlisis de los clones seleccionados en gran
parte movible (csmidos y BAC), as como los clones de pequea insercin al azar de una
biblioteca escopeta de todo el genoma. Esto culmin en una secuencia compuesta de 4,411,529
pares de bases (Pb) (Figs 1, 2), con un contenido de G + C de 65,6%. Esto representa la la segunda
mayor secuencia del genoma bacteriano actualmente disponible (despus de el de Escherichia coli)
9. El codn de iniciacin para el gen dnaA, una sello distintivo del origen de replicacin, Oric, fue
elegido como el inicio apunte para la numeracin. El genoma es rica en ADN repetitivo,
particularmente secuencias de insercin, y en las nuevas familias multignicas y duplicar los genes
de limpieza. El contenido de G + C es relativamente constante a lo largo del genoma (Fig. 1) lo que
indica que horizontalmente de recuento transferido islas de patogenicidad de la composicin de
bases atpica son probablemente ausente. Varias regiones que muestran mayor que el promedio G +
C contenido (Fig. 1) fueron detectados; stos corresponden a secuencias de pertenencia a una gran
familia de genes que incluye el polimrfica G + secuencias C-ricos (PGRSS).

Los genes de ARN estable. Se encontraron cincuenta genes que codifican para molculas ARN
funcional. Estas molculas eran las tres especies producido por el nico opern de ARN ribosomal,
ARN 10Sa implicada en la degradacin de protenas codificadas por mensajero anormal ger RNA,
el componente ARN de la RNasa P, y 45 ARN de transferencia. No 4.5S ARN poda ser detectado.
El opern rrn est situado inusualmente ya que se produce alrededor de 1.500 kilobases (kb) de la
supuesta oric; la mayora de las eubacterias tienen uno o ms operones rrn cerca de oriC a
aprovechar el efecto de dosis gnica obtenidos durante la replicacin 10. Esta disposicin puede
estar relacionado con el lento crecimiento de M. tuberculosis. Los genes que codifican tRNAs que
reconocen 43 de la 61 sentido posible codones se distribuyeron en todo el genoma y, con una
excepcin, ninguno de estos usos A en la primera posicin del anticodn, lo que indica que una
amplia oscilacin se produce durante la traduccin. Esto es coherente con el alto contenido de G +
C del genoma y la el consiguiente sesgo en el uso de codones. Se encontraron tres genes que
codifican tRNAs para metionina; uno de estos genes (MeTV) est situado en una regin que puede
corresponder al terminal de replicacin (figuras 1, 2). Como METV est vinculado a genes
defectuosos para la integrasa y escisionasa, tal vez fue una vez parte de un fago o similar mvil
gentica elemento.

Las secuencias de insercin y profagos. Diecisis copias de la secuencia de insercin IS6110

promiscuo y seis copias de la ms estable elemento IS1081 residen dentro del genoma de H37Rv 8.
IS1081 se trunca. Escrutinio de la secuencia genmica condujo a la identificacin de otros 32
diferentes elementos de la secuencia de insercin, mayora de las cuales no se han descrito
anteriormente, y de la 13E12 familia de secuencias repetitivas que presentan algunos de los
caracteristicas de elementos genticos mviles (Fig. 1). El recin descubierto secuencias de
insercin pertenecen principalmente a la IS3 y familias IS256, aunque seis de ellos definir un nuevo
grupo. Existe una amplia similitud entre IS1561 IS1552 y con la secuencia de insercin elementos
que se encuentran en Nocardia y Rhodococcus spp., lo que sugiere que que pueden ser ampliamente
difundidos entre los actinomicetos.

La mayora de las secuencias de insercin en M. tuberculosis H37Rv aparecen haber introducido en

regiones intergnicas o no codificantes, a menudo cerca genes de tRNA (Fig. 1). Muchos estn
agrupados, lo que sugiere la existencia de insercin puntos calientes que impiden que los genes de
ser inactivado, como se ha descrito para Rhizobium 11. La distribucin cromosmica de las
secuencias de insercin es informativo ya que no parece tener habido una seleccin en contra de las
inserciones en el cuadrante abarca Oric y una representacin excesiva en la regin de repeticin
directa que contiene el IS6110 prototipo. Este sesgo tambin se observ experiencia mentalmente
en un transposn mutagnesis de Estudio 12.

Al menos dos profagos se han detectado en la secuencia del genoma y su presencia puede explicar
por qu M. tuberculosis muestra lisis persistente de bajo nivel en la cultura. Prophages phiRv1 y
phiRv2 son a la vez, 10 kb de longitud y estn organizados de manera similar, y algunos de sus
productos de genes muestran una marcada similitud con los codificada por ciertos bacterifagos de
Streptomyces y saprofita micobacterias ftico. El sitio de insercin de phiRv1 es intrigante como
que corresponde a parte de una secuencia repetitiva de la familia 13E12 que s parece haber
integrado en el opern de biotina. Algunos cepas de M. tuberculosis se han descrito como que
requiere biotina como una suplemento de crecimiento, lo que indica que o bien phiRv1 tiene un
efecto polar en la expresin de los genes bio distal o que la escisin aberrante, que conduce a la
mutacin, puede ocurrir. Durante la atenuacin de serie de M. bovis que llev a la cepa de la vacuna
BCG de M. bovis, el phiRv1 profago se perdi 13. En un estudio sistemtico de la diversidad
genmica de prophages y secuencias de insercin (S.V.G. et al., manuscrito en preparacin), slo el
IS1532 exhibi una variabilidad significativa, indicando ING que la mayora de las secuencias de
insercin y prophages Actualmente estable. Sin embargo, a partir de estas observaciones
combinadas, se puede con- CLUDE de transferencia que horizontal de material gentico en la vida
libre antepasado del complejo M. tuberculosis se produjo probablemente en la naturaleza antes de
que el bacilo de la tuberculosis aprob su intracelular especializado nicho.

Los genes que codifican las protenas. 3.924 marcos de lectura abierta se identificaron en el genoma
(ver Mtodos), que representan el 91% de la potencial capacidad de codificacin (Figs 1, 2).
Algunos de estos genes parecen tienen codones de terminacin en marco o mutaciones de cambio
(con independencia de la fuente del ADN secuenciado) y puede utilizar ya sea frameshifting durante
la traduccin o corresponden a pseudogenes. Consistente con el alto contenido de G + C del
genoma, los codones de iniciacin GTG (35%) se utilizan con ms frecuencia que en Bacillus
subtilis (9%) y E. coli (14%), aunque ATG (61%) es el ms comn de traslacin comienzo. Hay
algunos ejemplos de codones de iniciacin atpicos, la siendo ms notable el ATC utilizado por
infC, que comienza con TCA en tanto B. subtilis y E. coli 9,14. Hay un ligero sesgo en la
orientacin de los genes (Fig. 1) con respecto a la direccin de la replicacin como , 59% se
transcriben con la misma polaridad que la replicacin, en comparacin con 75% en B. subtilis. En
otras bacterias, genes transcripcin describe en la misma direccin que las horquillas de replicacin
se cree que expresarse ms eficientemente 9,14. De nuevo, la distribucin ms uniforme en el gen
de polaridad visto en M. tuberculosis puede reflejar el lento crecimiento y ciclos de replicacin
poco frecuente. Tres genes (dnaB, recA y Rv1461) han sido invadida por secuencias que codifican
inteins (protenas intrones) y en los tres casos sus homlogos en M. leprae tambin contener inteins,
pero en diferentes sitios 15 (S.T.C. et al., no publicado observaciones).

Funcin de la protena, la composicin y la duplicacin. Mediante el uso de varios comparaciones

de bases de datos, que atribuyen las funciones precisas que, el 40% de las protenas y los predichos
encontraron alguna informacin o similitud de otro 44%. El 16% restante se pareca a nada de
protenas conocidas y puede dar cuenta de las funciones de micobacterias especficos. Examen de la
composicin de amino-cido del proteoma de M. tuberculosis por anlisis de correspondencia 16, y
la comparacin con la de otro microorganismos cuyas secuencias de genoma estn disponibles,
revelaron una estadsticamente preferencia significativa por los aminocidos Ala, Gly, Pro, Arg y
Trp, que estn todos codificados por codones G + C-ricos, y una reduccin comparativa en el uso de
aminocidos codificada por A + T- codones ricos tales como Asn, Ile, Lys, Phe y Tyr (Fig. 3). Este
enfoque tambin identificado dos grupos de protenas ricas en Asn o Gly que pertenecen a nuevas
familias, PE y PPE (ver abajo). La fraccin de la proteoma que ha surgido a travs de la duplicacin
de genes es similar a la observada en E. coli o B. subtilis (, 51%; refs 9, 14), excepto que el nivel de
conservacin de la secuencia es considerablemente mayor, lo que indica que puede ser extensa
redundancia o la produccin diferencial de los polipptidos correspondientes. La aparente falta de
divergencia siguiente duplicacin de genes es consistente con la hiptesis de que M. tuberculosis es
de reciente ascendencia 6.

Metabolismo general, la regulacin y la resistencia a los medicamentos

Las vas metablicas. A partir de la secuencia del genoma, es claro que la bacilo de la tuberculosis
tiene el potencial de sintetizar todos los elementos esenciales aminocidos, vitaminas y enzimas co-
actores, aunque algunos de los vas implicadas pueden diferir de las que se encuentran en otras
bacterias. M. tuberculosis puede metabolizar una variedad de hidratos de carbono, hidrocarburos ,
alcoholes, cetonas y cidos carboxlicos 2,17. Es evidente a partir de inspeccin genoma que,
adems de muchas funciones implicadas en metabolismo de los lpidos, las enzimas necesarias para
la gluclisis, la pentosa va de fosfato, y el cido tricarboxlico y los ciclos glyoxylate son todos los
presentes. Un gran nmero (, 200) de las oxidorreductasas, oxyge- NASes y deshidrogenasas se
prev, as como muchos oxigenasas que contiene citocromo P450, que son similares a las protenas
de hongos implicada en la degradacin de los esteroles. Bajo condiciones de crecimiento aerbicas,
ATP se genera por la fosforilacin oxidativa de electrones las cadenas de transporte que involucran
a b reductasa citocromo ubiquinona complejo y citocromo c oxidasa. Componentes de varios
anaerobicas las cadenas de transporte de electrones phosphorylative Robic tambin estn presentes,
incluyendo genes para la nitrato reductasa (narGHJI), fumarato reductasa (FrdABCD) y,
posiblemente, nitrito reductasa (nirBD), as como un nuevo reductasa (NarX) que resulta de una
reordenacin de un homlogo del opern narGHJI. Dos genes que codifican protenas de la
hemoglobina similares, que pueden proteger contra el estrs oxidativo o estar involucrados en la
captura de oxgeno, fueron encontrados. La capacidad del bacilo de adaptar su metabolismo para el
cambio ambiental es significativo, ya que no slo tiene para competir con el pulmn para el oxgeno
sino que tambin debe adaptarse a la ambiente microaerophilic / anaerbico en el corazn de la
floreciente granuloma.

La regulacin y la transduccin de seales. Dada la complejidad de la opciones ambientales y

metablicos que enfrenta M. tuberculosis, una Se esperaba extenso repertorio de regulacin. Trece
putativa factores sigma gobiernan la expresin gnica a nivel de transcripcin iniciacin, y ms de
100 protenas reguladoras se predicen (Tabla 1). A diferencia de B. subtilis y E. coli, en la que hay .
0 copias de diferentes sistemas reguladores de dos componentes 14, M. tuberculosis tiene slo 11
pares completas de histidina quinasas sensor y la respuesta reguladores, y unos pocos quinasa
aislada y genes reguladores. Esta relativa escasez en las vas de transduccin de seales del medio
ambiente es probablemente compensado por la presencia de una familia de serina eucariota-como /
treonina protena quinasas (STPKs), que funcionan como parte de una sistema de phosphorelay 18.
Los STPKs probablemente tienen dos dominios: el dominio quinasa bien conservado en el extremo
amino se prev que estar conectadas mediante un segmento transmembrana de la carboxi-terminal
regin que puede responder a estmulos especficos. Varios de los predicho lipoprotenas de
envolvente, como la codificada por LPPR (Rv2403), espectculo extensa similitud a este dominio
receptor putativo de STPKs, sugiere la posible interaccin. Los STPKs probablemente funcionan de
las vas de transduccin de seales y puede gobernar importante celular decisiones tales como la
latencia y la divisin celular, y aunque su socios son, genes candidatos desconocidos para
fosfoprotena fosfatasa phatases han sido identificados.

Resistencia a las drogas. M. tuberculosis es naturalmente resistente a muchos antibiticos, el

tratamiento resulta difcil 19. Esta resistencia se debe principalmente a la dotacin de clulas
altamente hidrfobo que acta como barrera de permeabilidad 4, pero muchos determinantes de
resistencia potenciales son tambin codificada en el genoma. Estos incluyen enzimas hidrolticas o
modificadores de la droga tales como b-lactamasas y acetil aminoglucsidos transferasas, y muchos
sistemas potenciales de flujo de salida con las drogas, tales como 14 miembros de la familia
facilitador importante y numerosa ABC transportistas. El conocimiento de estos mecanismos de
resistencia putativos promover un mejor uso de los medicamentos existentes y facilitar la
concepcin de nuevas terapias.

Metabolismo lipdico
Muy pocos organismos producen una gama tan diversa de molculas lipofilicas como M.
tuberculosis. Estas molculas van desde simples cidos grasos tales como palmitato y
tuberculostearate, a travs de isoprenoids, a-cadena muy larga, molculas altamente complejas, tales
como cidos miclicos y los alcoholes phenolphthiocerol que esterifican con cido mycocerosic
para formar el andamiaje para la unin del Mycobacterium lados. Micobacterias contienen ejemplos
de cada lpido conocido y sistema de biosntesis de polictidos, incluyendo enzimas que
normalmente se encuentran en mamferos y plantas, as como los sistemas bacterianos comunes.
Los la capacidad biosinttica se ve ensombrecido por el an ms notable radiacin de degradacin,
los sistemas de oxidacin de los cidos grasos y, en total, hay, 250 enzimas distintas implicadas en
el metabolismo de cidos grasos en M. tuberculosis en comparacin con slo 50 en E. coli 20.

La degradacin de cidos grasos. En micobacterias vivo-crecido han sido sugerido a ser en gran
medida lipoltica, en lugar de lipognica, debido la variedad y cantidad de los lpidos disponibles
dentro de las clulas de mamfero y el tubrculo 2 (Fig. 4a). La abundancia de genes que codifican
componentes de los sistemas de oxidacin de cidos grasos que se encuentran por nuestro genmico
enfoque, apoya esta afirmacin, ya que hay 36 acil-CoA sintasas y una familia de 36 enzimas
relacionadas que podran catalizar la primera etapa en la degradacin de los cidos grasos. Hay 21
homloga enzimas que pertenecen a la enoil-CoA hidratasa / super- isomerasa familia de enzimas,
que rehidratar el producto naciente de la acil-deshidrogenasa CoA. Las cuatro enzimas que
convierten la 3-hidroxi cidos grasos en un cido graso de 3-ceto parece menos numerosos, sobre
todo porque son difciles de distinguir de otros miembros de la De cadena corta de la familia
alcohol deshidrogenasa sobre la base de primaria secuencia. Los cinco enzimas que completan el
ciclo de tiolisis el b-cetoster, los acetil-CoA C-acetiltransferasas, en efecto, parecen ser una familia
ms limitada. Adems de esta extensa un conjunto de enzimas de degradacin disociadas, el
genoma codifica tambin la compleja cannica FadA / fadB b-oxidacin (Rv0859 y Rv0860).
actividades de accesorios estn presentes para el metabolismo de cadena impar y multiplicar los
cidos grasos insaturados.

La biosntesis de cidos grasos. Al menos dos tipos discretos de enzima sistema, cido graso sintasa
(FAS) I y II FAS, estn involucrados en la biosntesis de cidos grasos en las micobacterias (Fig.
4b). FAS I (Rv2524, FAS) es un polipptido nico con mltiples actividades catalticas que
generadas varios ms corto steres de CoA a partir de cebadores acetil-CoA reductasa 5 y
probablemente crea precursores para la elongacin por todos los de la otra graso de cido y de
poliqutidos sistemas. FAS II consta de enzima disociable componentes que actan sobre un
sustrato unido a un acil-portador protena (ACP). FAS II es incapaz de sntesis de cidos grasos de
novo, pero en su lugar se alarga palmitoil-ACP a los cidos grasos de 24 a 56 carbonos de longitud
17,21. Varios componentes diferentes de FAS II, podr ser objetivos para la isoniazida importante
medicamento para la tuberculosis, incluyendo la enoil ACP-InhA 22, la sintasa cetoacil ACP-kasa y
el ACPM ACP 21. El anlisis del genoma muestra que hay slo tres posibles sintasas cetoacil: kasa
y kasb son altamente elacionados, y sus genes se agrupan con ACPM, mientras que KASC es una
mayor homlogo distante de un sistema de cetoacil sintasa III. El nmero de cetoacil sintasa y
genes ACP indica que hay un solo FAS sistema II. Su organizacin gentica, con dos cetoacil
agrupado sintasas, se asemeja a la de aromtico de biosntesis de polictidos tipo II grupos de genes,
tales como los de actinorrodina, tetraciclina y tetracenomicina en Streptomyces especies 23. InhA
parece ser el nico enoil-ACP reductasa y su gen es co-transcriben con una fabG homlogo, que
codifica la reductasa 3-oxoacyl-ACP. Ambos protenas son probablemente importantes en la
biosntesis de los cidos miclicos. Los cidos grasos se sintetizan a partir de malonil-CoA y
precursores son generada por la carboxilacin enzimtica de acetilo (o propionil) - CoA por una
carboxilasa de biotina-dependiente (Fig. 4b). Desde el estudio de la genoma predecimos que hay
tres carboxilasa completa sistemas, cada uno compuesto de un a- y una subunidad B, as como tres
subunidades B sin un A-contraparte. Como grupo, todos de la carboxilasas parecen estar ms
relacionadas con el homologos de mamferos que a las enzimas bacterianas correspondientes. Dos
de estos sistemas carboxilasa (accA1, accD1 y accA2, accD2) son probablemente implicada en la
degradacin de los cidos grasos de nmero impar, ya que son adyacente a los genes para otras
enzimas de degradacin conocidos. Que puede convertir propionil-CoA en succinil-CoA, que luego
puede ser incorporado en el ciclo del cido tricarboxlico. Las carboxilasas sintticos (AccA3,
accD3, accD4, accD5 y accD6) son ms difciles de entender. Las tres subunidades B adicionales
podran dirigir carboxilacin al precursor apropiado o simplemente puede aumentar el total de
cantidad de precursor carboxilado disponible si este paso fueron RATE limitante.

Sntesis de la columna vertebral parafnico de cidos grasos y en miclicos la clula es seguido por
extensas modificaciones postsynthetic y insaturaciones, sobre todo en el caso de los cidos
miclicos 24,25. Insaturacin est catalizada o bien por un Faba-como-b hydroxyacyl- ACP
dehydrase, actuando con una sintasa cetoacil especfica, o por una aerbico terminal de desaturasa
de funcin mixta que utiliza tanto en moles cular de oxgeno y NADPH. Inspeccin del genoma no
revel candidatos obvios para la actividad Faba-similares. Sin embargo, tres desaturasas potenciales
aerbicas (codificadas por desA1, y desA2 desA3) fueron evidentes que muestran poca similitud
con los vertebrados relacionados o enzimas de levadura (que actan sobre los steres de CoA
reductasa), sino que se asemejan desaturasas de plantas (que utilizan steres ACP). En
consecuencia, el genotipo los datos de micrfono indicar que la insaturacin de la cadena puede
meromycolate ocurrir mientras el grupo acilo se une a ACPM.

Gran parte de la diversidad estructural posterior en cidos miclicos se genera por una familia de L
S-metionina adenosil- dependiente enzimas, que utilizan el cido meromycolic insaturado como
sustrato para generar cis y trans y otros ciclopropanos micolatos. Seis miembros de esta familia han
sido identificados y caracterizados y 25 dos clster, convergente transcritos nuevos genes son
evidentes en el genoma (umaA1 y umaA2). De las funciones de la conocida miembros de la familia
y las estructuras de los cidos miclicos en M. tuberculosis, es tentador especular que estas nuevas
enzimas pueden introducir los ciclopropanos trans en el precursor meromycolate. Adems de estos
dos metiltransferasas, hay otros dos metiltransferasas de lpidos no relacionados (Ufa1 y Ufa2) que
la cuota homologa con ciclopropano cido graso sintasa de E. coli 25. Aunque ciclopropanacin
parece ser un relativamente comn modificacin de los cidos miclicos, ciclopropanacin de
plasma-bro constituyentes branas no se ha descrito en micobacterias. Tubrculosis cido culostearic
es producido por metilacin del cido oleico, y puede ser sintetizados por una de estas dos enzimas.
La condensacin de la mero- totalmente funcionalizado y preformado micolato cadena con una
rama de un 26-carbono genera de larga duracin cidos miclicos que debe ser transportado a su
ubicacin final para unin al arabinogalactano de la pared celular. La transferencia y
transesterificacin posterior est mediada por tres bien conocidos protenas inmunognicas del
antgeno 85 26 compleja. El genoma codifica un cuarto miembro de este complejo, el antgeno
85C9 (fbpC2, Rv0129), que est altamente relacionada con 85C antgeno. Nuevos estudios estn
necesarias para determinar si la protena posee mycolytransferase la actividad y para aclarar la
razn de la aparente redundancia.

La sntesis de polictidos. Micobacterias sintetizar polictidos por SeV mecanismos diferentes

erales. Un sistema de tipo I modular, similar a la implicado en la biosntesis de eritromicina 23, est
codificada por una muy grande opern, ppsABCDE, y funciones en la produccin de
phenolphthiocerol 5. La ausencia de un segundo tipo I polictido sintasa sugiere que los lpidos
phthiocerol relacionados con A y B, phthiodiolone A y phthiotriol pueden todos ser sintetizados por
el mismo sistema, ya sea de cebadores alternativos o por diferencial postsynthetic modificacin. Es
fisiolgicamente significativo que el grupo de genes pps se produce inmediatamente aguas arriba
del MAS, codifica la sintasa de cidos enzima multifuncional mycocerosic (MAS), ya que sus
productos phthiocerol y esterificar cido mycocerosic para formar el muy abundante phthio-
molcula asociada a la pared celular dimycocerosate Cerol (Fig. 4c).

Miembros de otro gran grupo de enzimas polictido sintasa son similares a los del MAS, que
tambin genera los componentes de cidos grasos se multiplican methylbranched de mycosides y
phthiocerol 5 molculas dimycocerosate, abundante pared celular asociada. A pesar de que algunos
de estos polictido sintasas pueden extenderse tipo I FAS CoA cebadores para producir otros cidos
grasos ramificados con metilo de cadena larga tales como mycolipenic, mycolipodienic y cidos
mycolipanolic o la cidos phthioceranic y hydroxyphthioceranic, o incluso puede mostrar 5
superposicin de funciones, hay muchas ms de estas enzimas de existen metabolitos conocidos.
As, puede haber nueva lpidos y metabolitos de poliqutidos que se expresan slo en ciertas
condiciones, tales como durante la infeccin y la enfermedad. Una cuarta clase de polictido
sintasas se relaciona con la planta superfamilia de enzimas que incluye chalcona y estilbeno sintasa
23. Estas polictido sintasas son filogenticamente divergentes de todos otras polictido sintasas y
de cidos grasos y generar no reducido polictidos que normalmente se asocian con pigmentos de
antocianina y flavonoides. La funcin de estos sistemas, que son a menudo vinculado a los mdulos
de E tipo aparentes, es desconocido. Un ejemplo es la grupo de genes que abarca pks10, pks7, pks8
y pks9, que incluye dos de las enzimas chalcona sintasa similar y dos mdulos de una sistema de
tipo I aparente. Los metabolitos producidos por desconocidos estas enzimas son interesantes debido
a la potente biolgica actividades de algunas polictidos, tales como el inmunosupresor rapamicina.

Siderforos. Los pptidos que no son sintetizados ribosomally son hechos por un proceso que es
mecnicamente anlogo al polictido 23,27 sntesis. Estos pptidos incluyen los siderforos barrido
de hierro estructuralmente relacionados, los mycobactins y los exochelins 2,28, que se derivan de
salicilato por la adicin de serina (o treonina), dos lisinas y los cidos grasos y los posibles
segmentos de polictidos diferentes. El opern MBT, que codifica uno aparente protena salicilato
de activacin, tres ligasas amino-cidos, y un nico mdulo de una sintasa de tipo I de polictidos,
puede ser responsable de la biosntesis de los siderforos micobacterianas. La presencia de un solo
sistema de pptido-sntesis no ribosomal indica que esta va puede generar tanto siderforos y que
la posterior modificacin de una grupo e-amino nico de un residuo de lisina puede dar cuenta de la
diferentes propiedades fsicas y la funcin de los siderforos 28.

Aspectos inmunolgicos y patogenicidad

Dada la magnitud de la carga mundial de tuberculosis, la vacunacin no es Slo una prioridad, pero
sigue siendo la nica intervencin de salud pblica realista que es probable que afecte tanto la
incidencia como la prevalencia de la enfermedad 29. Varias reas de desarrollo de vacunas son
prometedores, incluyendo la vacunacin de ADN, el uso de secretada o expuesto a la superficie
protenas como inmungenos, formas recombinantes de BCG y racional atenuacin de M.
tuberculosis 29. Todas estas vas de investigacin se beneficiarse de la secuencia del genoma como
su disponibilidad estimular enfoques ms centrados. Los genes que codifican, 90 lipoprotenas
eran identificado, algunas de las cuales son enzimas o componentes de transporte sistemas, y un
nmero similar de genes que codifican preprotenas (con Tipo de seal I pptidos) que,
probablemente, son exportados por la va dependiente de Sec. M. tuberculosis parece tener dos
copias de Seca. El antgeno de clulas T potente ESAT-6 (Ref. 30), que es probablemente secretada
de una manera Sec-independiente, est codificado por un miembro de una familia multignica. El
examen de la contexto gentico revela varios organizado de manera similar operones que incluyen
genes que codifican protenas de membrana grandes ATP-hidrolizantes que podran actuar como
transportadores. Uno de las sorpresas del proyecto del genoma fue el descubrimiento de dos
extensas familias de nuevas protenas ricas en glicina, que pueden ser de importancia inmunolgica,
ya que se prev que sea abundante y antgenos potencialmente polimrficas.

Las familias multignicas PE y PPE. Aproximadamente el 10% de la codificacin la capacidad del

genoma est dedicada a dos grandes familias no relacionadas de , protenas ricas en glicina cidas,
las familias PE y PPE, cuyos genes se agrupan (figuras 1, 2) y se basan a menudo en mltiples
copias de la secuencias repetitivas polimrficas denominan PGRSS, y los principales tndem
polimrficos repite (MPTRs), respectivamente 31,32. Los nombres PE y PPE derivan de los
motivos Pro-Glu (PE) y Pro-Pro-Glu (PPE) encontrado cerca de la terminal N en la mayora de los
casos 33. el 99 miembros de la familia de protenas PE tienen todas un dominio N-terminal
altamente conservada de, 110 residuos de aminocidos que se prev que tener una estructura
globular, seguido de un segmento C-terminal que vara en tamao, secuencia y nmero de copias de
repeticin (Fig. 5). El anlisis filogentico separ la familia PE en varias subfamilias. Los mayor de
ellos es la clase PGRS muy repetitiva, que contiene 61 miembros; miembros de las otras
subfamilias, parte muy pequea similitud de secuencia en sus dominios C-terminal (Fig. 5). los
pesos moleculares predichos de las protenas PE varan considerablemente como unos pocos
miembros contienen slo el dominio N-terminal, mientras la mayora tiene extensiones C-terminal
que varan en tamao de 100 a 1400 residuos. Las protenas PGRS tienen un alto contenido de
glicina (hasta 50%), que es el resultado de mltiples repeticiones en tndem de Gly-Gly-Ala-Gly o
motivos Gly-Asn, o variaciones de los mismos.

Los 68 miembros de la familia de protenas PPE (Fig. 5) tambin tienen una dominio conservado N-
terminal que comprende, 180 amino-cido residuos, seguido de segmentos C-terminal que varan
notablemente ensecuencia y longitud. Estas protenas caen en por lo menos tres grupos, uno de los
cuales constituye la clase MPTR caracterizada por la presencia de mltiples copias en tndem, del
motivo Asn-X-Gly-X-Gly-Asn-X-Gly. El segundo subgrupo contiene una caracterstica, bien
conservado motivo alrededor de la posicin 350, mientras que el tercero contiene protenas que no
estn relacionadas excepto por la presencia de la comn Dominio de 180 residuos de PPE.

La localizacin subcelular de las protenas PE y PPE se desconoce y slo en un caso, el de una

lipasa (Rv3097), tiene una funcin de estado demostrada. En el examen de la base de datos de
protenas a partir de la ampliamente secuenciado M. leprae 15, no PGRS- o MPTR relacionada se
detectaron polipptidos pero unas pocas protenas pertenecientes a la Se encontraron no MPTR
subgrupo de la familia PPE. estas protenas incluir uno de los principales antgenos reconocidos por
los enfermos de lepra, l antgeno rica en serina 34. Aunque es demasiado pronto para atribuir
funciones biolgicas al PE y PPE familias, es tentador especulan que podran ser de importancia
inmunolgica. Dos interesantes posibilidades vienen a la mente. En primer lugar, podran
representar la fuente principal de variacin antignica en lo que es de otra manera una bacteria
gentica y antignicamente homognea. Segundo, estas protenas ricas en glicina podran interferir
con la respuesta inmune mediante la inhibicin de procesamiento de antgenos.

Varias observaciones y resultados apoyan la posibilidad de variacin antignica asociada tanto con
el PE y la familia PPE protenas. El miembro PGRS Rv1759 es un de unin a fibronectina protena
de masa molecular relativa 55.000 (ref. 35) que provoca una respuesta de anticuerpos variables,
indicando ya sea que los individuos montar diferentes respuestas inmunitarias, o que esta protena
PGRS puede variar entre cepas de M. tuberculosis. Esta ltima posibilidad con el apoyo de
polimorfismos de longitud de fragmentos de restriccin de varias secuencias de PGRS y MPTR en
33 aislamientos clnicos. Directo apoyo a la variacin gentica dentro de tanto el PE y PPE familias
se obtuvo por anlisis comparativo secuencia de ADN (Fig. 5). El gen para la protena Rv0746 PE-
GRS de BCG difiere de que en H37Rv por la delecin de 29 codones y la insercin de 46 codones.
variacin similar se observ en el gen para la protena de PPE Rv0442 (datos no mostrados). Como
se asociaron estas diferencias con secuencias repetitivas que podran haber resultado de intergnica
o eventos de recombinacin intragenic o, ms probablemente, a partir de captulo deslizamiento
durante la replicacin 32. Estos mecanismos son conocido para generar la variabilidad antignica en
otra bacteriana 36 patgenos.

Hay varios paralelismos entre las protenas y el PGRS antgenos nucleares del virus de Epstein-Barr
(EBNAs). Los miembros de ambas familias de polipptidos son ricas en glicina, contienen extensa
Gly-Ala repeticiones, y exhiben variacin en la longitud de la regin de repeticin entre diferentes
aislados. La regin de repeticin Gly-Ala de EBNA1 funciona como un inhibidor de actuacin cis
de la ubiquitina / proteasoma va de procesamiento de antgeno que genera pptidos presentados en
el contexto de complejo principal de histocompatibilidad (MHC) de clase I 37,38 molculas. MHC
de clase I ratones knockout son muy susceptibles a M. la tuberculosis, lo que subraya la importancia
de una de las clulas T citotxicas respuesta en la proteccin contra la enfermedad 3,39. Dado el
potencial de muchos efectos de las protenas de PPE y PE, es importante que una mayor Los
estudios se llevan a cabo para comprender su actividad. Si extensa variabilidad antignica o
reducido la presentacin de antgenos eran de hecho encontrado, esto sera importante para el
diseo de vacunas y para la comprensin de la inmunidad protectora en la tuberculosis, e incluso
podra explicar las variadas respuestas observadas en diferentes vacuna BCG 40 programas.

Patogenicidad. A pesar de intensos esfuerzos de investigacin, hay poco informacin acerca de la

base molecular de la virulencia micobacteriana 41. Sin embargo, esta situacin debe ahora cambiar
a medida que la secuencia del genoma acelerar el estudio de la patognesis, como nunca antes,
porque otros factores bacterianos que pueden contribuir a la virulencia se estn haciendo evidentes.
Antes de la finalizacin de la secuencia del genoma, solamente tres factores de virulencia se haban
descrito 41: catalasa-peroxidasa, que protege contra las especies reactivas del oxgeno producido
por el fagocito; mce, que codifica factor de 42 macrfagos colonizadora; y un gen de factor sigma,
SIGA (tambin conocido como rpoV), las mutaciones en los que puede dar lugar a la atenuacin 41.
Adems de estos virulencia de un solo gen factores, la pared celular micobacteriana 4 tambin es
importante en la patologa, pero la complejidad de su biosntesis hace que sea difcil identificar los
genes crticos cuya inactivacin dara lugar a la atenuacin.

En la inspeccin de la secuencia del genoma, era evidente que cuatro copias de mce estaban
presentes y que stos fueron todas ellas situadas en operones, que comprende ocho genes,
organizados exactamente de la misma manera. En cada caso, los genes anterior cdigo mce para
integral protenas de la membrana, mientras que MCE y los cinco genes siguientes son todos
redicho para codificar protenas con secuencias de seal o hidrfobo se extiende en el extremo N-
erminal. Estos conjuntos de protenas, de las que poco se conoce, bien puede ser secretada o
expuesto en la superficie; esto es consistentecon la funcin propuesta del MCE en la invasin de
clulas husped 42. Adems, un homlogo de smpB, que ha sido implicado en la supervivencia
intracelular de Salmonella typhimurium, tambin ha sido 43 identificados. Entre las otras protenas
secretadas identificadas a partir de la secuencia del genoma que podran actuar como factores de
virulencia son una serie de fosfolipasas C, lipasas y esterasas, lo que podra atacar a las membranas
celulares o vacuolar, as como varias proteasas. Una de estas fosfolipasas acta como hemolisina
dependiente del contacto (N. Stoker, comunicacin personal). La presencia de almacenamiento
protenas en el Bacillus, tales como el oxgeno de la hemoglobina como captores descritos
anteriormente, los puntos a su capacidad para almacenar esencial factores de crecimiento, lo que le
permite persisten en el medio ambiente en nutrientes limitada del fagosoma. A este respecto, las
protenas de ferritina-como, codificada por bfrA y bfrB, puede ser importante en la supervivencia
intracelular como la capacidad de adquirir suficiente hierro en la vacuola es muy limitada.