Biología estructural de dos nuevas familias de proteínas de superficie bacteriana implicadas en infección y en regulación de la pared

Resumen

Las bacterias han desarrollado múltiples estrategias de resistencia frente a antibióticos convirtiéndose en una grave amenaza para la salud pública. Muchas de ellas presentan hoy en día resistencia a más de un antibiótico y son capaces de sobrevivir a los más recientes tratamientos. Como consecuencia de todo ello, la efectividad de los antibióticos es cada vez menor y se hace necesario la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas. Hasta el momento la diana por excelencia para combatir las infecciones bacterianas es la ruta de biosíntesis del peptidoglicano. Sin embargo, las proteínas de superficie bacteriana podrían ser una importante nueva diana ya que son factores de virulencia implicados en las interacciones hospedador- patógeno. En este trabajo se estudian dos familias de proteínas presentes en la superficie bacteriana, una de ellas implicada en la regulación de la biosíntesis de la pared y la otra en en la interacción con proteínas de la matriz extracelular del hospedador. En Vibrio cholerae, los D-aminoácidos no canónicos (NCDAA) tienen un papel regulador en la síntesis del peptidoglicano: influyen en su composición, cantidad y resistencia a través de su incorporación directa en el peptidoglicano o a través de la regulación de las enzimas que intervienen en su síntesis y modificación. Además los D-aminoácidos intervienen en procesos celulares clave para la bacteria como son el crecimiento bacteriano, la germinación y la formación del biofilm. Las racemasas son las enzimas implicadas en la conversión de los L-aminoácidos en D- aminoácidos. En este trabajo se presentan las características estructurales que definen a las racemasas de amplio espectro y se comparan con las ya conocidas de las alanina-racemasas. El primer representante de las racemasas de amplio espectro es la racemasa de V. cholerae BsrV, enzima periplásmica capaz de racemizar diez de los diecinueve aminoácidos naturales. La determinación de su estructura tridimensional ha permitido establecer los determinantes moleculares de la plasticidad del mecanismo catalítico de la enzima. Recientemente se ha identificado en Streptococcus pneumoniae una familia de proteínas que carece de un motivo de anclaje a membrana o de un péptido señal, a estas proteínas se las ha denominado como proteínas no clásicas de superficie (NCSP). Son proteínas que llevan a cabo en el citoplasma una función relacionada con el metabolismo celular y que son exportadas a la superficie celular donde funcionan como adhesinas. S. pneumoniae es capaz de unir plasminógeno humano a través de las proteínas de superficie, el reclutamiento del mismo en la superficie bacteriana promueve su conversión en la proteasa plasmina, lo que facilita la disolución de las cadenas de fibrina y la degradación de las matriz extracelular del hospedador. En este trabajo se identifica a la proteína fosfoglicerato quinasa (PGK) de neumococo como una proteína no clásica de superficie. Se ha demostrado que dicha enzima está presente en la superficie celular y que se co-localiza junto con el plasminógeno. La estructura tridimensional de la PGK ha permitido identificar el sitio de unión a plasminógeno, localizado en la cara opuesta al sitio catalítico. Además, la estructura ha predicho la capacidad de reclutar también el activador de plasminógeno tPA, predicción que ha sido confirmada experimentalmente. Esta actividad única de PGK permitiría la activación del plasminógeno y la consecuente degradación de las cadenas de fibrina, facilitando la dispersión del patógeno dentro del hospedador. La caracterización estructural de ambas familias de proteínas de superficie las identifica como importantes dianas en la búsqueda de nuevos antibióticos capaces de reducir gravemente el potencial infectivo del patógeno.