Trasporto di ferro, formazione di biofilm e virulenza in Pseudomonas aeruginosa

Durante un processo infettivo, i batteri patogeni sono in grado di riconoscere e colonizzare specifici tessuti dell’ospite, sfruttarne le risorse nutritive e sopraffarne le difese immunitarie. La complessa patogenesi delle infezioni causate da Pseudomonas aeruginosa riflette l’eterogeneità dei quadri infettivi sostenuti da tale microrganismo e la molteplicità dei fattori di virulenza che esso è in grado di produrre in vivo. In P. aeruginosa la sintesi di numerosi esoprodotti implicati nel processo infettivo e nella virulenza (esotossina A, varie proteasi extracellulari e due siderofori) è regolata a livello trascrizionale dalla concentrazione intracellulare di ferro. Basse concentrazioni di ferro sono percepite dal batterio come un segnale dell'avvenuto trasferimento dall’ambiente all’ospite suscettibile, nel quale il microrganismo si troverà a competere con le proteine chelanti (transferrine) per l’acquisizione di ferro in vivo. Il sideroforo fluorescente pioverdina rappresenta la principale strategia di acquisizione di ferro in P. aeruginosa in vivo. Il ruolo della pioverdina come molecola essenziale per l’infezione avvalora gli studi mirati a chiarirne la biosintesi, la regolazione, ed il significato nella patogenesi. Alcune nostre ricerche sono dirette a correlare la regolazione globale ferro-dipendente con la virulenza di P. aeruginosa. I geni per la biosintesi di pioverdina sono sotto il controllo di una cascata di regolatori che ne garantiscono l’espressione in riposta alla carenza di ferro. La pioverdina agisce anche da molecola segnale per l’induzione dei rispettivi geni biosintetici, stimolando la propria sintesi attraverso un meccanismo di trasduzione del segnale mediato dal recettore. Inoltre, gli stessi regolatori della biosintesi di pioverdina controllano, direttamente o indirettamente, l’espressione dei geni per l’esotossina A e varie proteasi. Vi è anche una stretta correlazione fra disponibilità di ferro e formazione di biofilm. La carenza di ferro limita la formazione di biofilm ad opera di P. aeruginosa, mentre l’acquisizione di tale metallo mediante la pioverdina ne stimola la formazione. I risultati di nostre recenti ricerche hanno dimostrato che la proteina AlgQ di P. aeruginosa agisce come antagonista del fattore sigma vegetativo, favorendo in tal modo l’espressione di geni controllati da fattori sigma alternativi, quali quelli daputati alla trascrizione dei geni per la biosintesi della piovedina (PvdS) e dell’alginato (AlgU). Vi è quindi una interconnessione tra i sistemi regolazione della sintesi di alginato e pioverdina: entrambi sono regolati da sigma alternativi, rispondono alla carenza nutrizionale ed agiscono da determinanti di virulenza per P. aeruginosa