Análisis comparativo de la conservación y variabilidad de la secuencia de flagelina en bacterias gramnegativas de interés clínico
DOI:
https://doi.org/10.61347/ei.v4i3.203Palabras clave:
Análisis de secuencias, bacteria, bioinformática, genética, microbiologíaResumen
La flagelina constituye el componente principal del filamento del flagelo bacteriano que tiene como función la motilidad de la bacteria y la virulencia de patógenos entéricos como Escherichia coli y Salmonella, generando respuestas inmunitarias intensas mediante la unión al TLR5. Estas bacterias son de interés clínico ya que provocan millones de infecciones anuales que afectan especialmente a poblaciones vulnerables. El objetivo de este estudio fue analizar la conservación y variabilidad de la secuencia de aminoácidos de la flagelina en bacterias como E. coli K12, S. enterica Paratyphi A y S. typhimurium LT2. El diseño de la investigación fue descriptivo y comparativo; se obtuvieron secuencias de aminoácidos de E. coli K12, S. enterica Paratyphi A y S. typhimurium LT2 desde UniProt. Posteriormente, se alinearon dichas secuencias con ClustalW en MEGA 11 y se evaluó el porcentaje de similitud con Jalview. Finalmente, se construyó un árbol filogenético con las bacterias en estudio. Los resultados mostraron una similitud global del 55,2 %, con dominios N- y C-terminales altamente conservados y el dominio central D3 con un porcentaje alto de variabilidad (65,1 %); E. coli presentó una variabilidad del 47 % entre los serovares de Salmonella, mientras que estos serovares alcanzaron un 70,6 % de homología. En conclusión, la proteína flagelina presenta un alto grado de conservación en regiones de los extremos N- y C-terminales de la secuencia, mientras que en el dominio central se encontró una mayor variabilidad.
Descargas
Citas
Ahmed, L., Sayed, A., ElKader, H., Faddan, N., & Al Hosary, A. (2020). Phylogenetic analysis of Salmonella species isolated from cows, buffaloes, and humans based on gyrB gene sequences. Tropical Animal Health and Production, 52(3), 1487–1492. https://doi.org/10.1007/s11250-019-02155-y
Baker, M., Zhang, X., Maciel-Guerra, A., Babaarslan, K., Dong, Y., Wang, W., Hu, Y., Renney, D., Liu, L., Li, H., Hossain, M., Heeb, S., Tong, Z., Pearcy, N., Zhang, M., Geng, Y., Zhao, L., Hao, Z., Senin, N., … Dottorini, T. (2024). Convergence of resistance and evolutionary responses in Escherichia coli and Salmonella enterica co-inhabiting chicken farms in China. Nature Communications, 15(1), 1–21. https://doi.org/10.1038/s41467-023-44272-1
Carroll, B., & Liu, J. (2020). Structural Conservation and Adaptation of the Bacterial Flagella Motor. Biomolecules, 10(11), 1492. https://doi.org/10.3390/BIOM10111492
Clasen, S., Bell, M., Borbón, A., Lee, D-H., Henseler, Z., Cuesta-Zuluaga, J., Parys, K., Zou, J., Wang, Y., Altmannova, V., Youngblut, N., Weir, J., Gewirtz, A., Belkhadir, Y., & Ley, R. (2023). Silent recognition of flagellins from human gut commensal bacteria by Toll-like receptor 5. Science Immunology, 8(79). https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abq7001
Cohen, H., Hoede, C., Scharte, F., Coluzzi, C., Cohen, E., Shomer, I., Mallet, L., Holbert, S., Serre, R. F., Schiex, T., Virlogeux-Payant, I., Grassl, G. A., Hensel, M., Chiapello, H., & Gal-Mor, O. (2022). Intracellular Salmonella Paratyphi A is motile and differs in the expression of flagella-chemotaxis, SPI-1 and carbon utilization pathways in comparison to intracellular S. Typhimurium. PLoS Pathogens, 18(4). https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010425
Domenzain-Reyna, C., & Camarena, L. (2023). Diversidad y complejidad estructural del flagelo bacteriano. Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas, 26. https://doi.org/10.22201/fesz.23958723e.2023.592
Elhadad, D., Desai, P., Rahav, G., McClelland, M., & Gal-Mor, O. (2015). Flagellin is required for host cell invasion and normal Salmonella Pathogenicity Island 1 expression by Salmonella enterica Serovar Paratyphi A. Infection and Immunity, 83(9), 3355–3368. https://doi.org/10.1128/IAI.00468-15
Fields, J., Zhang, H., Bellis, N., Petersen, H., Halder, S., Rich-New, S., Krupovic, M., Wu, H., & Wang, F. (2024). Structural diversity and clustering of bacterial flagellar outer domains. Nature Communications , 15(1), 1–12. https://doi.org/10.1038/s41467-024-53923-w
Geurtsen, J., de Been, M., Weerdenburg, E., Zomer, A., McNally, A., & Poolman, J. (2022). Genomics and pathotypes of the many faces of Escherichia coli. FEMS Microbiology Reviews, 46(6). https://doi.org/10.1093/femsre/fuac031
Horstmann, J., Lunelli, M., Cazzola, H., Heidemann, J., Kühne, C., Steffen, P., Szefs, S., Rossi, C., Lokareddy, R., Wang, C., Lemaire, L., Hughes, K., Uetrecht, C., Schlüter, H., Grassl, G., Stradal, T. E. B., Rossez, Y., Kolbe, M., & Erhardt, M. (2020). Methylation of Salmonella Typhimurium flagella promotes bacterial adhesion and host cell invasion. Nature Communications, 11(1), 1–11. https://doi.org/10.1038/S41467-020-15738-3
Hu, D., & Reeves, P. (2020). The remarkable dual-Level Diversity of Prokaryotic Flagellins. MSystems, 5(1). https://doi.org/10.1128/msystems.00705-19
Khan, Y., Edison, L., Denagamage, T., & Kariyawasam, S. (2025). Commensal Escherichia coli inhibits the growth and modulates the fitness, virulence, and antimicrobial resistance of Salmonella Heidelberg in vitro. Microbiology Spectrum, 13(10), e03336-24. https://doi.org/10.1128/SPECTRUM.03336-24
Kumar, S., Stecher, G., Suleski, M., Sanderford, M., Sharma, S., & Tamura, K. (2024). MEGA12: Molecular Evolutionary Genetic Analysis Version 12 for Adaptive and Green Computing. Molecular Biology and Evolution, 41(12). https://doi.org/10.1093/molbev/msae263
Pang, S., Liu, M., Wang, L., Shao, M., Zhu, G., & Duan, Q. (2024). Differential adjuvant activity by flagellins from Escherichia coli, Salmonella enterica serotype Typhimurium, and Pseudomonas aeruginosa. Vaccines, 12(11), 1212. https://doi.org/10.3390/vaccines12111212
Procter, J., Carstairs, G., Soares, B., Mourão, K., Ofoegbu, T., Barton, D., Lui, L., Menard, A., Sherstnev, N., Roldan-Martinez, D., Duce, S., Martin, D., & Barton, G. (2021). Alignment of biological sequences with Jalview. Methods in Molecular Biology, 2231, 203–224. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1036-7_13
Rhee, J., Khim, K., Puth, S., Choi, Y., & Lee, S. (2023). Deimmunization of flagellin adjuvant for clinical application. Current Opinion in Virology, 60, 101330. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2023.101330
Saleh, S., Van Puyvelde, S., Staes, A., Timmerman, E., Barbé, B., Jacobs, J., Gevaert, K., & Deborggraeve, S. (2019). Salmonella Typhi, Paratyphi A, Enteritidis and Typhimurium core proteomes reveal differentially expressed proteins linked to the cell surface and pathogenicity. PLOS Neglected Tropical Diseases, 13(5), e0007416. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007416
Song, W., Jeon, Y., Namgung, B., Hong, M., & Yoon, S. (2017). A conserved TLR5 binding and activation hot spot on flagellin. Scientific Reports, 7. https://doi.org/10.1038/SREP40878
Szulc, N., Gasior-Głogowska, M., Wojciechowski, J., Szefczyk, M., Żak, A., Burdukiewicz, M., & Kotulska, M. (2021). Variability of Amyloid Propensity in Imperfect Repeats of CsgA Protein of Salmonella enterica and Escherichia coli. International Journal of Molecular Sciences, 22(10). https://doi.org/10.3390/ijms22105127
Talukder, A., Rahman, M., Rahi, M., Pountney, D., & Wei, M. (2025). Flagellins as Vaccine Adjuvants and Cancer Immunotherapy: Recent Advances and Future Prospects. Immunology, 176(3), 277. https://doi.org/10.1111/IMM.70001
Tan, A., Alsenani, Q., Lanz, M., Birchall, C., Drage, L., Picton, D., Mowbray, C., Ali, A., Harding, C., Pickard, R., Hall, J., & Aldridge, P. (2023). Evasion of toll-like receptor recognition by Escherichia coli is mediated via population level regulation of flagellin production. Frontiers in Microbiology, 14, 1093922. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1093922
Vilas, D., Castro, J., Araújo, D., Nóbrega, F., Keevil, C., Azevedo, N., Vieira, M., & Almeida, C. (2024). The role of flagellum and flagellum-based motility on Salmonella Enteritidis and Escherichia coli biofilm formation. Microorganisms, 12(2), 232. https://doi.org/10.3390/microorganisms12020232
Wang, B., Chen, D., Chen, H., Wu, W., Cheng, K., Tao, Y., Zhang, L., Liu, C., Ou, D., Zhang, M., Tang, X., Wang, S., Wang, G., & Luo, B. (2025). Global, regional, and national incidence and mortality for enteric infections from 1990 to 2019. BMC Public Health, 25(1), 1–12. https://doi.org/10.1186/s12889-024-21270-6
Wang, Y., Wang, Q., Huang, H., Huang, W., Chen, Y., McGarvey, P. B., Wu, C. H., & Arighi, C. N. (2021). A crowdsourcing open platform for literature curation in UniProt. PLOS Biology, 19(12), e3001464. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001464
Wang-Kan, X., Rodríguez-Blanco, G., Southam, A., Winder, C., Dunn, W., Ivens, A., & Piddock, L. (2021). Metabolomics reveal potential natural substrates of AcrB in Escherichia coli and Salmonella enterica serovar Typhimurium. mBio, 12(2). https://doi.org/10.1128/mBio.00109-21
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2025 Nataly Gabriela Flores Tapia, Josue Andres Orozco Pilco
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
