@phdthesis{10902/36893,
year = {2025},
month = {5},
url = {https://hdl.handle.net/10902/36893},
abstract = {El Sistema de Secreción de Tipo VI (T6SS) es un complejo macromolecular utilizado por las bacterias para competir con otros microorganismos y mejorar su supervivencia en diversos entornos. Aunque la investigación sobre los T6SS codificados en el cromosoma ha sido extensa, se sabe mucho menos sobre su presencia y función en los plásmidos. Dado que los plásmidos son elementos clave en la evolución bacteriana y el intercambio genético, su capacidad para portar genes de T6SS sugiere que pueden contribuir a la diseminación de este sistema en las poblaciones bacterianas, influyendo en las interacciones con los hospedadores y en las dinámicas microbianas. Comprender la distribución, movilidad y relevancia funcional de los T6SS codificados en plásmidos es, por lo tanto, fundamental para dilucidar su papel en la adaptación y competencia bacteriana.
Para abordar esta brecha de conocimiento, esta tesis investiga los T6SSs codificados en plásmidos desde una perspectiva tanto genómica como funcional. Primero, se compila un inventario exhaustivo de T6SS en genomas bacterianos, evaluando su prevalencia, distribución y relaciones evolutivas entre plásmidos y cromosomas. En la segunda parte, se lleva a cabo la caracterización funcional del T6SS codificado en los plásmidos conjugativos pertenecientes a la PTU-E79, explorando sus mecanismos de regulación y actividad.
El análisis genómico reveló que las abundancias relativas de los subtipos T6SSi, T6SSii y T6SSiii son similares a sus proporciones en cromosomas, aunque su prevalencia general es menor. Específicamente, el T6SS se encontró predominantemente en megaplásmidos en lugar de plásmidos más pequeños, lo que sugiere que los plásmidos de mayor tamaño pueden proporcionar una plataforma más estable para el mantenimiento y la transmisión de estos sistemas. Además, los plásmidos contienen una mayor proporción de islas de efectores en comparación con los cromosomas, muchas de las cuales pueden movilizarse mediante conjugación, reforzando el papel de los plásmidos en la transferencia horizontal de efectores. El análisis filogenético indicó eventos frecuentes de transferencia de T6SS entre plásmidos y cromosomas, con transferencias recientes de T6SSi que ocurren principalmente entre hospedadores del mismo género.
La caracterización funcional del sistema E79-T6SS reveló su complejo mecanismo de regulación. Los reguladores transcripcionales H-NS y SlyA mostraron roles antagónicos, donde H-NS actuó como represor y SlyA como contrasilenciador. SlyA es capaz de contrarrestar la represión transcripcional de H-NS, pero por sí solo no fue suficiente para lograr una activación completa, lo que sugiere la participación de elementos reguladores adicionales. La validación experimental confirmó que el E79-T6SS es activo, ya que se observó el ensamblaje dinámico de vainas mediante microscopía de fluorescencia. Además, se identificó una posible proteína efectora antieucariótica de la familia AvrPphF, que mostró toxicidad en levaduras, lo que sugiere una posible interacción con hospedadores eucarióticos.
En conjunto, este trabajo aporta información clave sobre la importancia evolutiva y funcional de los T6SSs codificados en plásmidos. Al revelar su movilidad, complejidad regulatoria y potencial como sistema de efectores, el estudio enfatiza el papel de los plásmidos en la competencia y adaptación bacteriana. Las investigaciones futuras se centrarán en continuar esclareciendo las redes de regulación que controlan la activación del T6SS y en explorar sus implicaciones ecológicas.},
abstract = {The Type VI Secretion System (T6SS) is a macromolecular complex used by bacteria to compete with other microorganisms and enhance their survival in diverse environments. While extensive research has focused on chromosome-encoded T6SSs, much less is known about their presence and function in plasmids. Given that plasmids are key elements in bacterial evolution and genetic exchange, their ability to carry T6SS genes suggests they may contribute to the dissemination of this system across bacterial populations, influencing host interactions and microbial dynamics. Understanding the distribution, mobility, and functional relevance of plasmid-encoded T6SSs is therefore essential to unravel their role in bacterial adaptation and competition.
To address this knowledge gap, this thesis investigates plasmid-encoded T6SSs from both a genomic and functional perspective. The study first compiles a comprehensive inventory of T6SSs in bacterial genomes, assessing their prevalence, distribution, and evolutionary relationships between plasmids and chromosomes. The second part of the research focuses on the functional characterization of the T6SS encoded in conjugative PTU-E79 plasmids, exploring its regulatory mechanisms and activity.
The genomic analysis revealed that the relative abundances of T6SSi, T6SSii and T6SSiii subtypes in plasmids reflect their proportions in chromosomes, despite their overall lower prevalence. Notably, T6SS was predominantly found in megaplasmids rather than smaller plasmids, suggesting that larger plasmids may provide a more stable platform for maintaining and transmitting these systems. Additionally, plasmids harbor a higher proportion of effector islands than chromosomes, many of which can be mobilized by conjugation, reinforcing the role of plasmids in the horizontal transfer of effectors. Phylogenetic and bipartite network analyses indicated frequent T6SS transfer events between plasmids and chromosomes, with recent T6SSi transfers occurring mainly among hosts of the same genus.
The functional characterization of the E79-T6SS system highlighted its intricate regulatory mechanisms. The transcriptional regulators H-NS and SlyA exhibited antagonistic roles, with H-NS acting as a repressor and SlyA as a counter-silencer. SlyA was able to overcome H-NS transcriptional repression but was insufficient for full activation, suggesting additional regulatory elements. Experimental validation confirmed that the E79-T6SS is active, as sheath assembly-firing dynamics were observed via fluorescence microscopy. Furthermore, a putative anti-eukaryotic effector from the AvrPphF family was identified, exhibiting toxicity in yeast, suggesting potential interactions with eukaryotic hosts.
Overall, this work provides critical insights into the evolutionary and functional significance of plasmid-encoded T6SSs. By uncovering their mobility, regulatory complexity, and effector potential, the study emphasizes the role of plasmids in shaping bacterial competition and adaptation. Future research will focus on further elucidating the regulatory networks controlling T6SS activation and exploring its broader ecological implications.},
organization = {La realización de este proyecto de tesis doctoral ha sido posible gracias a la obtención de
financiación proveniente de las siguientes fuentes:
• AYUDAS PARA CONTRATOS PREDOCTORALES PARA LA FORMACIÓN DE
DOCTORES SUBPROGRAMA ESTATAL DE FORMACIÓN FPU. Ministerio de
Universidades. Referencia: FPU20/04579.
• Ministerio de Economía, Comercio y Empresa (MINECO): BFU2017-86378-P.
• Ministerio de Ciencia e Innovación:
PID2020-117923GB-I00 (MCIN/AEI/10.13039/501100011033).
• EMBO Scientific Exchange Grant 10617.},
title = {Sistemas de Secreción Tipo VI codificados en plásmidos desde un enfoque genómico y funcional},
author = {Quiñonero Coronel, María del Mar},
}