Epigenética bacteriana

Foto de grupo. De izquierda a derecha, Cristina Andrés Gil, Rocío de la Encarnación Fernández-Fernández, María Antonia Sánchez Romero y Rocío Carvajal Holguera

 

Descripción del Grupo

Nuestro grupo (EPIBACT Lab) está dedicado a desvelar los mecanismos no genéticos que permiten a las bacterias adaptarse a los cambios ambientales y desarrollar resistencia a los antibióticos. Ponemos un énfasis particular en el papel de la epigenética bacteriana y la heterogeneidad fenotípica, con el fin de comprender las estrategias de supervivencia bacteriana e identificar nuevas dianas para combatir la resistencia a antibióticos. Para ello, empleamos enfoques epigenómicos y a nivel de célula individual para desentrañar las «habilidades secretas de supervivencia» de las bacterias.

 

Líneas de Investigación

Nuestra investigación aborda cuestiones fundamentales como:

• ¿Qué mecanismos no genéticos emplean las bacterias para adaptarse y resistir a los antibióticos?
• ¿Qué señales ambientales desencadenan cambios en las marcas epigenéticas bacterianas?
• ¿Es posible manipular la heterogeneidad fenotípica para aumentar la susceptibilidad a los antibióticos?
• ¿De qué manera el conocimiento de la base epigenética de la heterogeneidad fenotípica puede conducir al desarrollo de nuevas estrategias frente a la resistencia antimicrobiana?

Actualmente, nuestras líneas de investigación principales son:

• Estudio de los mecanismos no genéticos implicados en la adaptación bacteriana a los cambios ambientales y a la resistencia a antibióticos: Buscamos comprender las respuestas celulares a nivel de célula individual frente a estímulos ambientales y a la presencia de antibióticos, resaltando el papel de la heterogeneidad fenotípica. Para ello, empleamos técnicas de célula individual como la microencapsulación, la microscopía y la citometría de flujo.
• Interpretación del paisaje epigenético (papel de la metilación del ADN) en la adaptación bacteriana y el desarrollo de resistencia a antibióticos: Nuestro objetivo es dilucidar el papel de los mecanismos epigenéticos bacterianos, especialmente la metilación del ADN, en la susceptibilidad a los antibióticos y la capacidad de adaptación a condiciones ambientales hostiles. Esto incluye la identificación y caracterización de las modificaciones epigenéticas.
• Análisis genómico y epigenómico de la resistencia a antibióticos en aislados clínicos: Utilizamos bases de datos genómicas y tecnologías de secuenciación de tercera generación (Nanopore y SMRT) para identificar mutaciones genéticas y modificaciones epigenéticas asociadas a la resistencia a antibióticos en bacterias aisladas de entornos clínicos.
• Desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas dirigidas a la resistencia no genética a antibióticos: Evaluamos nuevas intervenciones terapéuticas para resensibilizar las bacterias a los antibióticos existentes y superar los desafíos de la resistencia rápidamente evolutiva.

 

Divulgación científica

En nuestro grupo estamos firmemente comprometidos con la divulgación científica y la concienciación pública sobre los problemas de la resistencia a los antibióticos. Participamos activamente en eventos como la Noche Europea de los Investigadores, Quifibiomat, Pint of Science y somos instructores en el programa MicroMundo@Sevilla que promueve vocaciones científicas en la lucha contra la resistencia antimicrobiana.

Hemos desarrollado recursos educativos innovadores, incluyendo un Laboratorio Virtual de Microbiología, y contribuimos al proyecto internacional IMiLI (International Microbiology Literacy Initiative) para mejorar la comprensión global de la microbiología. También trabajamos en la gamificación de la educación con proyectos como «Farma-Boom».

 

Publicaciones destacadas

1. Fernández-Fernández R, Olivenza DR, Weyer E, Singh A, Casadesús J, and Sánchez-Romero MA (2024) Evolution of a bistable genetic system in fluctuating and nonfluctuating environments. Proc Natl Acad Sci USA 121:e2322371121. https://doi.org/10.1073/pnas.2322371121
2. Sánchez-Romero MA, and Casadesús J (2020) The bacterial epigenome. Nat Rev Microbiol 18:7–20. https://doi.org/10.1038/s41579-019-0286-2
3. Sánchez-Romero MA, Olivenza DR, Gutiérrez G, and Casadesús J (2020) Contribution of DNA adenine methylation to gene expression heterogeneity in Salmonella enterica. Nucleic Acids Res 48:11857–11867. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa730
4. Sánchez-Romero MA, Cota I, and Casadesús J (2015) DNA methylation in bacteria: from the methyl group to the methylome. Curr Opin Microbiol 25:9–16. https://doi.org/10.1016/j.mib.2015.03.004
5. Sánchez-Romero MA, and Casadesús J (2014) Contribution of phenotypic heterogeneity to adaptive antibiotic resistance. Proc Natl Acad Sci USA 111:355–360. https://doi.org/10.1073/pnas.1316084111