Bacteriología molecular (MolBac)

Introducción

El laboratorio MolBac se centra en comprender los mecanismos moleculares de la virulencia bacteriana, particularmente en Staphylococcus aureus. Su investigación se ha enfocado principalmente en la transferencia de elementos genéticos móviles (MGEs) involucrados en la patogénesis de S. aureus. Han estudiado extensamente el papel de las islas de patogenicidad móviles (SaPIs), que portan genes para toxinas superantigénicas y otros factores de virulencia que ayudan en la adaptación al huésped. Estas SaPIs se transfieren con alta frecuencia dentro de una especie y entre diferentes especies, impulsadas por ciertos fagos estafilocócicos.
 
El laboratorio ha descubierto una nueva familia de MGEs, denominadas Islas Cromosómicas Inducibles por Fagos (PICIs), presentes tanto en bacterias Gram-positivas como en Gram-negativas. Las PICIs juegan un papel significativo en la resistencia a antibióticos, la virulencia y la evolución bacteriana al codificar sistemas inmunitarios que controlan la transferencia de genes.
 
Su investigación también ha llevado al descubrimiento de un mecanismo novedoso llamado transducción lateral, donde los bacteriófagos y las PICIs facilitan la transferencia altamente eficiente de ADN cromosómico entre bacterias. Este descubrimiento representa un cambio importante en la comprensión de la biología de los fagos y los virus, revelando una escala de transferencia de ADN sin precedentes.

Investigador principal

Miembros del Grupo

Líneas de investigación

Understanding the impact of phages and phage satellites on bacterial evolution.
 
Studying phages and phage satellites is essential for understanding bacterial evolution because they are key drivers of horizontal gene transfer, which rapidly introduces new traits like antibiotic resistance and virulence factors into bacterial populations. Phages contribute to genomic diversification by integrating into bacterial genomes and influencing population dynamics through selective pressure. Phage satellites, such as Phage-Inducible Chromosomal Islands (PICIs), hijack phage machinery to spread their own genes, further shaping bacterial evolution. These interactions between bacteria, phages, and mobile genetic elements play a crucial role in bacterial adaptation, diversification, and the emergence of new pathogenic strains, making them critical to  understanding and combating bacterial infections.

1. Wolput S, Lood C, Fillol-Salom A, Casters Y, Albasiony A, Cenens W, Vanoirbeek K,
Kerremans A, Lavigne R, Penadés JR, Aertsen A. 2024. Phage-host co-evolution has
led to distinct generalized transduction strategies. Nucleic Acids Res gkae489.
 
2. Rostøl JT, Quiles-Puchalt N, Iturbe-Sanz P, Lasa Í, Penadés JR. 2024.
Bacteriophages avoid autoimmunity from cognate immune systems as an intrinsic part
of their life cycles. Nat Microbiol 1–13.
 
3. Brady A, Cabello-Yeves E, Sol FG del, Chmielowska C, Mancheño-Bonillo J, Zamora-
Caballero S, Omer SB, Torres-Puente M, Eldar A, Quiles-Puchalt N, Marina A, Penadés
JR. 2023. Characterization of a unique repression system present in arbitrium phages of
the SPbeta family. Cell Host Microbe 31:2023-2037.e8.
 
4. Zamora-Caballero S, Chmielowska C, Quiles-Puchalt N, Brady A, Sol FG del,
Mancheño-Bonillo J, Felipe-Ruíz A, Meijer WJJ, Penadés JR, Marina A. 2024.
Antagonistic interactions between phage and host factors control arbitrium lysis–
lysogeny decision. Nat Microbiol 9:161–172.
 
5. Thabet MA, Penadés JR, Haag AF. 2023. The ClpX protease is essential for
inactivating the CI master repressor and completing prophage induction in
Staphylococcus aureus. Nat Commun 14:6599.
 
6. Arredondo-Alonso S, Blundell-Hunter G, Fu Z, Gladstone RA, Fillol-Salom A, Loraine
J, Cloutman-Green E, Johnsen PJ, Samuelsen Ø, Pöntinen AK, Cléon F, Chavez-Bueno
S, Cruz MAD la, Ares MA, Vongsouvath M, Chmielarczyk A, Horner C, Klein N, McNally
A, Reis JN, Penadés JR, Thomson NR, Corander J, Taylor PW, McCarthy AJ. 2023.
Evolutionary and functional history of the Escherichia coli K1 capsule. Nat Commun
14:3294.
 
7. Chee MSJ, Serrano E, Chiang YN, Harling-Lee J, Man R, Bacigalupe R, Fitzgerald
JR, Penadés JR, Chen J. 2023. Dual pathogenicity island transfer by piggybacking
lateral transduction. Cell 186:3414-3426.e16.
 
8. Ibarra-Chávez R, Reboud J, Penadés JR, Cooper JM. 2023. Phage-Inducible
Chromosomal Islands as a Diagnostic Platform to Capture and Detect Bacterial
Pathogens. Adv Sci e2301643.
 
9. de Sousa JAM, Fillol-Salom A, Penadés JR, Rocha EPC. 2023. Identification and
characterization of thousands of bacteriophage satellites across bacteria. Nucleic Acids
Res 51:2759–2777.
 
10. Alqurainy N, Miguel-Romero L, Sousa JM de, Chen J, Rocha EPC, Fillol-Salom A,
Penadés JR. 2023. A widespread family of phage-inducible chromosomal islands only
steals bacteriophage tails to spread in nature. Cell Host Microbe 31:69-82.e5.