Nuevos antibacterianos basados en enzimas líticas de la pared celular de Streptococcus mitis y Streptococcus pneumoniae

Resumen

Las endolisinas fágicas y las autolisinas bacterianas representan una nueva clase de antimicrobianos (denominados también enzibióticos) gracias a su capacidad para hidrolizar el peptidoglicano de forma rápida y, generalmente, específica de especie. La endolisina Skl está codificada por el bacteriófago ΦSK137 de Streptococcus mitis, un patógeno oportunista estrechamente relacionado con Streptococcus pneumoniae. Skl consta de un módulo catalítico (familia CHAP amidasa) y un módulo de unión a colina (CBM) que se une a la pared bacteriana y que comparte un 64 % de secuencia con el CBM de la principal autolisina de neumococo (LytA), cuyo módulo catalítico pertenece a la familia Amidasa_2. El estudio comparativo de ambas enzimas mediante diferentes aproximaciones biofísicas y bioquímicas ha mostrado que Skl tiene menor afinidad por colina que LytA, requiere concentraciones de colina mucho mayores para formar dímeros, y presenta una escasa actividad bactericida contra S. pneumoniae a concentraciones en las que LytA mata eficientemente a este patógeno. Estos resultados indican que su distinta capacidad como enzibióticos podría ser debida, no solo a la distinta actividad intrínseca de los módulos catalíticos, sino a las diferencias de secuencia de sus CBMs. Según esta hipótesis, la sustitución del CBM de Skl por el de LytA aumentaría tanto la afinidad por colina como la capacidad de dimerización y la actividad bacteriolítica en la quimera resultante (QSLA2) en comparación con Skl silvestre. Por el contrario, la sustitución equivalente en LytA (lisina quimérica QLAS1) debería disminuir estas capacidades con respecto a LytA. Las quimeras QLAS1 y QSLA2 se contruyeron a partir de los genes de las enzimas parentales Skl y LytA, por intercambio de las regiones que codifican los respectivos módulos manteniendo el “linker” que conectaba el módulo catalítico al CBM en la lisina parental. Su aislamiento, con elevado rendimiento, y posterior caracterización ha permitido demostrar la relevancia de esos factores para la actividad bactericida. QSLA2, portadora del módulo catalítico de Skl y el CBM de LytA, mata más eficazmente y a menor concentración que LytA todas las cepas de S. pneumoniae y S. mitis ensayadas, incluidos aislados clínicos multirresistentes que no son susceptibles a la actividad de LytA. Por el contrario, QLAS1, que comprende el módulo catalítico de LytA y el CBM de Skl, carece de actividad bactericida sobre S. pneumoniae, a pesar de que su actividad sobre paredes purificadas es comparable a la de QSLA2. Además, QSLA2 es capaz de proteger a embriones de pez cebra frente a la infección con S. pneumoniae, lo que hace de ella un prometedor antimicrobiano contra las infecciones provocadas por neumococo. Nuestros resultados proporcionan también nuevas claves sobre el papel que juegan los CBMs, así como la combinación de módulos, en el potencial antimicrobiano de las lisinas de neumococo y otras especies afines, y podrían utilizarse tanto para mejorar o modular la actividad como para diseñar nuevos enzibióticos.