Caracterització d'un nou polièster present en les soques llises de Mycobacterium vaccae, Mycobacterium aurum, Mycobacterium obuense, Mycobacterium parafortuitum, Mycobacterium chubuense i Mycobacterium gilvum. Implicació en la morfologia colonial, motilitat i formació de biofilms

Abstract

Els micobacteris són un grup de microorganismes de gran importància clínica, ja que existeixen múltiples espècies que són agents causals de diverses malalties humanes amb unes importants morbiditat i mortalitat. Entre aquest grup de micobacteris patògens cal destacar Mycobacterium tuberculosis i Mycobacterium leprae, agents causals de la tuberculosi i la lepra, respectivament. <br/>D'altra banda, a part dels microorganismes que constitueixen els complexes M. tuberculosis i M. leprae trobem un grup nombrós de micobacteris, format per micobacteris atípics o micobacteris ambientals (MNT). Aquest grup engloba la resta d'espècies micobacterianes no incloses en els dos grups anteriors. De les més de 130 espècies descrites de MNT, aproximadament un terç podrien estar relacionades amb malalties en humans i ser les responsables de les anomenades micobacteriosis, encara que, a diferència del complex M. tuberculosis i M. leprae, les espècies de MNT no són patògens obligats. <br/>Els MNT tenen una gran capacitat de prevalença en aigües de distribució i això és degut principalment a la seva capacitat de créixer en un ampli rang de condicions ambientals i, sobretot, a la seva capacitat de colonitzar superfícies. La motilitat i la capacitat d'adherir-se a superfícies són algunes de les respostes funcionals que es manifesten en el procés de colonització d'una superfície. Per tant l'estudi de la motilitat, la hidrofobicitat i la capacitat d'adhesió a diferents materials ens pot ajudar a entendre i determinar els mecanismes de colonització, persistència i transmissió dels MNT en el medi ambient.<br/>En el gènere Mycobacterium, els efectes de la morfologia colonial en les funcions biològiques són múltiples. Diferents estudis, en Mycobacterium avium, Mycobacterium abcessus i Mycobacterium smegmatis, mostren una relació directa entre la morfologia colonial, la motilitat, la hidrofobicitat, l'adhesió cel·lular i la formació de biopel·lícules en superfície, a més a més de relacionar aquestes funcions biològiques amb la presència en la paret cel·lular d'aquests micobacteris d'un tipus específic de glicolípids anomenats glicopeptidolípids.<br/>Aquesta tesi s'ha centrat a estudiar i relacionar la morfologia colonial amb les funcions biològiques (motilitat, hidrofobicitat, adhesió cel·lular i formació de biopel·lícules en superfície), descrites inicialment en M. avium, M. abcessus i M. smegmatis, en un altre grup de micobacteris ambientals, Mycobacterium aurum, Mycobacterium chubuense, Mycobacterium gilvum, Mycobacterium obuense, Mycobacterium parafortuitum i Mycobacterium vaccae. Aquestes espècies micobacterianes tenen en comú que són de creixement ràpid, presenten originàriament una morfologia colonial llisa i, segons els estudis comparatius del 16S ARN, són filogenèticament properes entre elles, a la vegada que filogenèticament distants de les espècies micobacterianes ja estudiades. <br/>En aquest sentit, ens vem proposar obtenir de forma espontània, a partir de les colònies llises de M. aurum, M. chubuense, M. gilvum, M. obuense, M. parafortuitum i M. vaccae, variants rugoses estables les quals van ser aïllades en cultiu pur. Posteriorment, ens vem centrar en analitzar els lípids i glicolípids de la paret cel·lular d'aquests micobacteris mitjançant cromatografia de capa fina per a comprovar si s'observaven diferències en la composició lipídica i glicolipídica entre les dues variants morfològiques. A més, es va dur a terme l'estudi comparatiu de la capacitat de motilitat, de les característiques hidrofòbiques, de l'adhesió cel·lular i de la formació de biopel·lícules en la interfase líquid-aire entre les dues morfologies colonials en les diferents espècies estudiades. I, finalment, es van fer estudis genètics per determinar les bases moleculars relacionades amb els canvis de morfologia colonial en M. vaccae.

Mycobacteria are a clinically important group of microorganisms due to the fact that there are some species which are causal agents of human diseases with high morbidity and mortality. Among this group of pathogenic mycobacteria it has to be highlighted Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium leprae, which are, respectively, the causal agents for tuberculosis and leprosy. <br/>Besides, apart from the microorganisms which constitute the complexes M. tuberculosis and M. leprae, there is a large group of mycobacteria species which includes atypical or environmental mycobacteria (NTM). This group comprises the other mycobacteria species which have not been included in both groups before mentioned. At least a third out of the 130 NTM described could be related to human diseases and could be responsible for mycobacteriosis, although, unlike complex M. tuberculosis and M. leprae, NTM species are not obligated pathogens.<br/>NTM have a great capacity to remain in the environment, and this is mainly due to their capacity to grow in a wide range of environmental conditions and, overall, due to their capacity to colonize surfaces. The motility and the capacity to adhere to many different surfaces are some of the functional responses which appear in a surface colonization process. That is why the study of motility, hydrophobicity and adhesion to many materials can help us to understand and determine the colonization, persistence and transmission mechanisms of NTM in the environment.<br/>In Mycobacterium genus, the effects of colonial morphology in the biological functions are numerous. Different studies in Mycobacterium avium, Mycobacterium abcessus and Mycobacterium smegmatis, show a direct connection among colonial morphology, motility, hydrophobicity, cellular adhesion and biofilm formation. These biological functions are also connected with the presence in these mycobacteria cell wall of a specific type of glycosylated peptidolipids named glycopeptidolipids (GPLs).<br/>This thesis has been focused on studying and connecting colonial morphology with biological functions (motility, hydrophobity, cellular adhesion and the biofilm formation), which have been described previously in M. avium, M. abcessus and M. smegmatis, in another environmental mycobacteria group, Mycobacterium aurum, Mycobacterium chubuense, Mycobacterium gilvum, Mycobacterium obuense, Mycobacterium parafortuitum and Mycobacterium vaccae. These species have in common that they are fast growing, show an originally smooth colonial morphology and, according to comparative 16S ARN studies, they are phylogenetically nearby among them but phylogenetically distant of the other mycobacteria species already studied. Moreover, none of these last species possess GPLs in their cell wall.<br/>In this sense, we proposed to obtain spontaneous rough variants from the original smooth colonies of M. aurum, M. chubuense, M. gilvum, M. obuense, M. parafortuitum and M. vaccae. Afterwards, we analyzed and compared the lipid and glycolipid composition of the cell wall between both morphological variants by thin layer chromatography. In addition, we carried out the comparative study about the motility capacity, hydrophobical characteristics, cellular adhesion and biofilm formation in liquid-air interface between both colonial morphologies studied. And, finally, genetic studies were realized in order to determine the molecular bases connected with the changes in the colonial morphology in M. vaccae.