ABSTRACT: Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the etiologic agent of tuberculosis (TB), infects more than one-third of the world population. The success of this pathogen hinges on its ability to enter into a latency state, upon infecting the host. The mycobacteria may survive for decades in this state and reactivate opportunistically to cause disease. However, metabolic processes and enzymes necessaries for Mtb to transit into and out of the dormant state are not well characterized yet. There are some evidences that fatty-acids might be the dominant carbon source of Mtb during dormancy. The aim of this study was to analyze the genetic expression of 17 genes of Mtb H37Rv cultured on a long-chain fatty-acids mixture (oleic, palmitic and stearic acids, 0.001% each); during hypoxic and anaerobic conditions (NRP1 and NRP2, respectively). In order to achieve this objective, first of all, we verify that the strain could grow in the long-chain fatty-acids-enriched media, then we isolated the bacterial RNA from exponential, stationary phases and during in vitro latency; the expression was quantified by real-time PCR. Regarding cell-cycle gene-expression, we found a down-regulation of dnaA and ftsZ genes during stationary phase and NRP1; 3.85 and 5.23-fold for dnaA; 110.70 and 59.30-fold for ftsZ, respectively; compared to exponential phase, suggesting that mycobacterial replication and division are diminished during these stress conditions in the presence of the long-chain fatty-acids. Besides, an upregulation of genes dosR, hspX and Rv2626 was found during stationary phase and NRP2 compared to exponential phase; 7.66 and 3.05-fold for dosR; 1.14 and 3.13-fold for hspX; 8.69 and 3.20-fold for Rv2626, respectively. Finally, genes involved in lipid-metabolism (Rv3130, lipY and fadD21), were highly up-regulated compared to exponential phase, when Mtb was cultured in the long-chain fatty-acids-enriched media, during stationary phase and NRP2 (301,400 and 3.20-fold for Rv3130; 16,680 and 3.99-fold for lipY; 281,200 and 570,400-fold for fadD21, respectively), supporting the notion the long-chain fatty-acids might be involved in the survival of Mtb during dormancy.
RESUMEN: Mycobacterium tuberculosis (Mtb), el agente etiológico de la tuberculosis (TB), infecta a más de un tercio de la población mundial. El éxito de este patógeno para sobrevivir, está en su capacidad para entrar en un estado fisiológico llamado latencia, después de haber infectado al hospedero. La micobacteria puede permanecer por décadas en este estado, pudiendo reactivarse de forma oportunista y causar la enfermedad. Sin embargo, los procesos metabólicos y las enzimas necesarias para que Mtb pase del estado activo al de latencia y viceversa, aún no están bien caracterizados. Hay evidencia de que los ácidos grasos pudieran ser la principal fuente de carbono de Mtb durante la latencia. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar la expresión genética de 17 genes de Mtb H37Rv cultivado en una mezcla de ácidos grasos de cadena larga (ácido oleico, palmítico y esteárico, al 0.001% cada uno), durante condiciones de hipoxia y anaerobiosis (NRP1 y NRP2, respectivamente). Para cumplir dicho objetivo, primero se comprobó la capacidad de la cepa de crecer en presencia de la mezcla de ácidos grasos de cadena larga, posteriormente se procedió a extraer el RNA total en la fase logarítmica, en la fase estacionaria y durante la latencia in vitro; se cuantificó la expresión genética mediante RTPCR en tiempo real. Respecto a la expresión de los genes del ciclo celular, se encontró una disminución en la expresión de los genes dnaA y ftsZ durante la fase estacionaria y NRP1; 3.85 y 5.23 veces para dnaA y 110.70 y 59.30 veces para ftsZ, respectivamente; en comparación con la fase exponencial; lo que sugiere que la replicación y la división en Mtb están disminuidas durante esas condiciones de estrés en presencia de los ácidos grasos de cadena larga. En cuanto a los genes dosR, hspX y Rv2626 se encontró un aumento en su expresión durante la fase estacionaria y NRP2 en comparación con la fase exponencial; 7.66 y 3.05 veces para dosR; 1.14 y 3.13 veces para hspX; 8.69 y 3.20 veces para Rv2626, respectivamente. Finalmente, los genes involucrados en metabolismo de los lípidos (Rv3130, lipY y fadD21), fueron altamente sobreexpresados en comparación con la fase exponencial, cuando Mtb fue cultivado con ácidos grasos de cadena larga, durante la fase estacionaria y NRP2 (301,400 y 3.20 veces para Rv3130; 16,680 y 3.99 veces para lipY; 281,200 y 570,400 veces para fadD21, respectivamente), apoyando así la noción de que los ácidos grasos de cadena larga pudieran estar involucrados en la sobrevivencia de Mtb durante la latencia.
