Caracterización de la proteína DiiA de Streptococcus pneumoniae y evaluación de su potencial como antígeno vacunal

Resumen

Caracterización de la proteína DiiA de Streptococcus pneumoniae y evaluación de su potencial como antígeno vacunal. Streptococcus pneumoniae puede encontrarse en el hombre formando parte de la microbiota nasofaríngea, pero también puede diseminarse produciendo enfermedades invasivas y no invasivas. En estos procesos, las proteínas de superficie de la bacteria tienen un papel fundamental. Algunas de ellas se caracterizan por ser adhesinas que presentan repeticiones. Actualmente, se están estudiando dichas proteínas como candidatas a antígenos en el desarrollo de una vacuna más eficaz frente a S. pneumoniae.Con la realización de esta Tesis Doctoral se pretende describir las características genómicas, topológicas, epidemiológicas, patogénicas y bioquímicas de la proteína DiiA de Streptococcus pneumoniae, así como estudiar la capacidad inmunoprotectora de DiiA frente a la enfermedad neumocócica. En primer lugar se determinó utilizando bases de datos que DiiA era una proteína de superficie exclusiva de S. pneumoniae que podía presentar dos variantes alélicas de distinta longitud. Además, se predijo por aproximaciones bioinformáticas la presencia de un dominio LPXTG de anclaje a pared celular, una región con motivos coiledcoil, y una o dos repeticiones internas más distales, según si la variante alélica era corta o larga, respectivamente. Dichas repeticiones eran idénticas en más de la mitad de sus residuos. Un estudio con aislados clínicos demostró que los clones que presentaban el alelo largo se asociaban significativamente a enfermedad neumocócica invasiva. En ensayos con ratones, las repeticiones estaban implicadas en la colonización de la nasofaringe y en la internalización a nivel de pulmón, mientras que el tallo de la proteína contribuía a la supervivencia de la bacteria en sangre. Además, esta sección de la proteína se unía con una alta afinidad a colágeno y hololactoferrina in vitro. Los datos descritos indicaban que DiiA cumplía los requisitos necesarios para ser un buen candidato a formar parte de una vacuna proteica frente a S. pneumoniae. Se predijo mediante métodos bioinformáticos que las repeticiones de DiiA eran más inmunogénicas y presentaban más epítopos que el resto de la proteína. La inmunización intraperitoneal e intranasal con la proteína recombinante purificada con dos repeticiones incrementó los niveles de inmunoglobulinas de manera significativa en suero y lavado nasofaríngeo de ratones, respectivamente. La inmunización intraperitoneal con dicha proteína confirió protección en seis de diez ratones frente a la sepsis producida por la cepa de serotipo 4 de S. pneumoniae TIGR4. Además, la inmunización intranasal con la misma proteína disminuyó significativamente el número de bacterias en la nasofaringe de ratones. Los resultados derivados de esta Tesis Doctoral permiten concluir que DiiA es una nueva proteína de S. pneumoniae con arquitectura típica de adhesina. El gen que codifica dicha proteína tiene dos alelos, con una o dos repeticiones internas. La repetición R1 optimiza la enfermedad neumocócica invasiva en pacientes, un hecho confirmado en modelos murinos mediante mutantes de deleción. La proteína completa está implicada en supervivencia a largo plazo en sangre, posiblemente a través de la interacción con colágeno y hololactoferrina. La inmunización intraperitoneal e intranasal con la versión larga de DiiA estimula la producción de inmunoglobulinas a nivel sistémico y de mucosas, respectivamente. Esta acción es funcional, ya que la vacunación de ratones por vía intraperitoneal e intranasal con la versión larga de DiiA activa el complemento y protege frente a sepsis y colonización, respectivamente, causadas por la cepa TIGR4 de S. pneumoniae. Por último, la variante sin repeticiones indujo niveles menores de anticuerpos y peor protección, posiblemente porque las repeticiones son más inmunogénicas y contienen más antígenos que el resto de la proteína, un hecho también apoyado por predicciones in silico.