Antígeno común enterobacteriano

El antígeno común enterobacteriano ( ECA ) es un antígeno de carbohidrato que se encuentra en la membrana externa de muchas especies de Enterobacterales . ^{[ 1 ]} El antígeno está ausente unánimemente en otras bacterias gramnegativas y grampositivas . ^{[ 1 ]} Aeromonas hydrophila 209A es el único organismo fuera de Enterobacterales que expresa el ECA. ^{[ 1 ]} Se necesitan más estudios para explicar la presencia del antígeno en esta especie, ya que ninguna otra cepa de esta especie lo expresa. El ECA es un polisacárido formado por unidades repetitivas de trisacáridos . Las funciones de estas unidades tienen muy pocas funciones comprobadas. Algunas evidencias indican un papel en la patogenicidad en las bacterias que presentan el ECA. Hay tres tipos distintos de ECA: ECA _PG , ECA _LPS y ECA _CYC, cada uno con longitudes diferentes. La síntesis del ECA está controlada por el operón wec y tiene una síntesis de 12 pasos que se describe a continuación. Debido a la falta de evidencia sobre la función de la ECA, es difícil definir su relevancia clínica; sin embargo, algunas pruebas sugieren que el suero humano contiene anticuerpos contra la ECA.

El ECA fue descrito por primera vez en 1962 en un artículo escrito por Calvin M. Kunin y sus colegas. ^{[ 2 ]} Al documentar cepas de E. coli responsables de infecciones del tracto urinario, Kunin expuso estas cepas de E. coli a antisueros de conejo y a varias otras cepas de E. coli (102 cepas homólogas y heterólogas). Mediante aglutinación pasiva, Kunin detectó el antígeno O presente en el lipopolisacárido (LPS) de E. coli. Durante los experimentos, Kunin observó que existía reactividad cruzada entre los antisueros de conejo y muchas de las cepas de E. coli . Uno de los sueros, O14, reaccionó a un antígeno presente en una amplia gama de cepas de E. coli . Cabe destacar que el antígeno no estaba unido al antígeno O del LPS. El equipo observó que este antígeno se encontraba en varias otras cepas de bacterias entéricas (gramnegativas) y estaba ausente en muchas cepas grampositivas. Kunin quería llamar al antígeno Antígeno Común (AC), pero su equipo lo convenció de reconsiderarlo para evitar confusiones con la abreviatura de cáncer. Así, con un nombre más específico, el antígeno fue denominado Antígeno Común Enterobacteriano (ACE). ^{[ 2 ] [ 1 ]} Sin embargo, el ACE no se expresa necesariamente en todas las especies entéricas. Muchos endosimbiontes de Enterobacterales han perdido los genes necesarios para la síntesis del ACE. ^{[ 1 ]} Además, Aeromonas hydrophila 209A es el único organismo fuera de Enterobacterales que expresa el ACE. Aun así, se necesitan más estudios para explicar la presencia del antígeno en esta especie, ya que ninguna otra cepa de esta especie lo expresa. ^{[ 1 ]} La investigación sobre el ACE continúa desarrollándose.

Los genes que regulan y controlan la síntesis del ECA se encuentran dentro de un operón llamado operón wec . Este operón comienza en el centisoma 85,4 del cromosoma de Escherichia coli K-12. En lo que respecta al ECA, el operón wec contiene múltiples genes que desempeñan funciones importantes tanto en la inhibición como en el ensamblaje del ECA; entre ellos se incluyen, pero no se limitan a, wecB, wecC, wecD, wecE, wecA y wecG . ^{[ 1 ]}

El polisacárido del antígeno común enterobacteriano (ECA) está compuesto por unidades repetitivas de un trisacárido. Este trisacárido está formado por N -acetilglucosamina ( GlcNAc ), ácido N -acetil- D -manosaminurónico ( ManNAcA ) y 4-acetamido-4,6-didesoxi - D - galactosa ( Fuc4NAc ). GlcNAc se une a ManNAcA mediante un enlace alfa 1,4. ManNAcA se une a Fuc4NAc mediante un enlace beta 1,4. Cada unidad completa de trisacárido se une a las demás mediante un enlace alfa 1,3 desde Fuc4NAc a GlcNAc. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Hay tres tipos de ECA completamente formados: ECA _PG , ECA _LPS y ECA _CYC . ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 4 ]} Independientemente de la longitud, el polisacárido está unido a un diacilglicerol con un enlace fosfodiéster y se encuentra en la membrana externa de la bacteria. Al igual que el ECA _PG , el ECA _LPS se encuentra en la membrana externa de la bacteria y está unido a un lípido. El ECA _LPS no solo está unido a un lípido sino también a un núcleo de LPS. El último tipo de ECA es ECA _CYC , que se diferencia de los otros dos tipos en que se encuentra solo en el citoplasma y está compuesto por el polisacárido unido en un anillo. Otra característica distintiva del ECA _CYC es la longitud total de la cadena de trisacáridos; el ECA _CYC suele tener de 4 a 6 unidades de longitud, mientras que el ECA _LPS y el ECA _PG varían de 1 a 14 unidades de longitud. ^{[ 6 ]}

Los tres tipos de ECA tienen cualidades diferentes, pero comparten algunas características básicas, la más importante es la síntesis de la unidad de ECA. La síntesis de una unidad de ECA es llevada a cabo por múltiples enzimas. Cada monosacárido que compone una unidad es transportado por un undecaprenil fosfato (UDP) a un transportador lipídico formado por aproximadamente 55 unidades isoprenoides en la membrana interna. Cada monosacárido se añade al transportador lipídico para formar un trisacárido unido a un lípido. Las enzimas que catalizan la transferencia de grupos de los monosacáridos desde el undecaprenil fosfato a la unidad de trisacárido de ECA en formación son enzimas Wec. Los detalles de la síntesis son los siguientes: ^{[ 1 ] [ 7 ] [ 6 ]}

Paso 1: WecA toma GlcNAc de UDP-GlcNAc y une GlcNAc-1-fosfato a un transportador isoprenoide. El producto se llama Lípido I _ECA .

Paso 2: WecB toma UDP-GlcNAc y lo epimeriza en el carbono 2. Esto produce UDP-N-acetilmanosamina .

Paso 3: WecC forma UDP-ManNAcA a partir de la UDP-N-acetilmanosamina (del paso 2) mediante la reducción de NAD+ a NADH.

Paso 4: WecG toma el ManNAcA del UDP-ManNAcA (del paso 3) y lo agrega al Lípido I _ECA (del paso 1). El producto de esta transferencia de grupo es el Lípido II _ECA . En este punto, 2 de los 3 carbohidratos que forman la unidad repetitiva de ECA están conectados. Los siguientes pasos (pasos 5-8) preparan el monosacárido final que se transferirá al Lípido II _ECA para formar el Lípido III _ECA , que tiene una unidad trisacárida ECA completa.

Paso 5: La glucosa-1-fosfato, el dTTP y un H+ se combinan en una reacción catalizada por el RmIA _ECA para producir dTDP-glucosa.

Paso 6: El NAD+ actúa como cofactor para la enzima RmIB _ECA para convertir la dTDP-glucosa (del paso 5) en dTDP-4-ceto-6-desoxi-D-glucosa. Esto ocurre a través de una serie de reacciones redox y una reacción de deshidratación .

Paso 7: WecE agrega un grupo amino de un residuo de glutamato a dTDP-4-ceto-6-desoxi-D-glucosa (del paso 6) para producir dTDP-4-amino-4,6-didesoxi-aD-galactosa (dTDP-Fuc4N).

Paso 8: El acetil-CoA actúa como cofactor de la enzima WecD, que hace que el dTDP-Fuc4NAc acetile el dTDP-Fuc4N (del paso 7).

Paso 9: WecF toma Fuc4NAc de dTDP-Fuc4NAc (del paso 8) y lo agrega al Lípido II (ECA), para formar el Lípido III _ECA . En este punto, la unidad de trisacárido completa se encuentra en el lado citoplasmático de la membrana interna unida a un transportador lipídico (Lípido III _ECA ). El paso final de la síntesis, la polimerización, ocurre en el lado periplásmico de la membrana interna.

Paso 10: WzxE, una flippasa , traslada el lípido III del lado citoplasmático de la membrana interna al lado periplásmico de la membrana interna.

Paso 11: WzyE polimeriza los trisacáridos ECA tomando la unidad ECA del transportador lipídico y WzxE. El transportador lipídico se devuelve al lado citoplasmático de la membrana para crear otra unidad de trisacárido ECA.

Paso 12: La cadena de ECA en crecimiento se detiene en la longitud correcta mediante la acción de WzzE, a través de un mecanismo desconocido. El resultado de estos 12 pasos es una larga cadena de unidades de ECA unidas a un transportador lipídico isoprenoide. A partir de aquí, el polisacárido ECA se especializa en el tipo de ECA completo que será.

Para sintetizar ECA _PG , el polisacárido ECA se toma del transportador lipídico isoprenoide y se le añade un lípido diferente y desconocido. El producto final, ECA _PG , es un polímero de ECA unido mediante un enlace fosfodiéster a un diacilglicerol. ^{[ 1 ]}

Para sintetizar ECA _LPS , WaaL toma el polisacárido ECA del transportador isoprenoide y lo transfiere al oligosacárido central del LPS. La síntesis de ECA comparte, en general, muchos pasos con la síntesis de LPS. La coincidencia más significativa radica en el uso de las proteínas WzxE y WzzE. ^{[ 1 ]}

El mecanismo por el cual se produce la ECA _CYC es en gran parte desconocido. Se ha establecido previamente que la ECA _CYC se sintetiza en el periplasma y que este mecanismo involucra a WzzE. Desde allí, la ECA _CYC es transportada de regreso al citoplasma a través de la membrana interna mediante un mecanismo que aún no se ha determinado. ^{[ 7 ]}

Debido a la estrecha asociación entre la biosíntesis de ECA y otros procesos como la síntesis del antígeno O y del peptidoglicano , es difícil definir funciones específicas de la ECA en diferentes especies. ^{[ 1 ]} Las especies de Enterobacterales que se han cultivado durante períodos prolongados muestran una reducción significativa en la síntesis de la cadena O, manteniendo la estabilidad de la ECA. Varios experimentos de inactivación génica muestran que, al alterar los genes que participan en la síntesis de la ECA, se observan nuevas sensibilidades. Se acepta que la ECA desempeña un papel en la patogenicidad. ^{[ 1 ]}

El ECA se presenta en todas las especies de Enterobacterales , pero muy pocas especies tienen anticuerpos contra el antígeno. Esto indica que, si bien todas las cepas poseen ECA antigénico, muy pocas cepas producen ECA inmunogénico. ^{[ 1 ]}

Numerosos estudios informaron de bajas concentraciones de anticuerpos ECA en suero humano antes de que estuvieran disponibles las cepas con el gen ECA inactivado. Los valores reportados corresponden a un título combinado de los anticuerpos ECA y los anticuerpos unidos a antígenos proteicos comunes entre los Enterobacterales . Se han detectado anticuerpos ECA en suero humano tras la infección por E. coli, cepas de Yersinia enterocolitica O3 o en pacientes con artritis asociada a Proteus mirabilis . ^{[ 1 ]}

Varios estudios han intentado identificar la importancia del papel que desempeña la ECA en la patogenicidad; incluso en condiciones experimentales, la protección ofrecida por una respuesta de anticuerpos fue leve y temporal tanto en la inmunización activa como en la pasiva. ^{[ 1 ] [ 4 ]}