Receptores de la inmunidad innata y la infección bacterianaenfoques computacionales para el estudio del reconocimiento molecular y el diseño de fármacos

Resumen

El trabajo presentado en esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de receptores de la inmunidad innata y la infección bacteriana, aplicando métodos computacionales como cálculos de docking proteína-proteína, docking proteína-ligando y simulaciones de dinámica molecular. Nos hemos centrado en el estudio las proteínas del complemento Factor H (FH), la proteína FHR-1 (FH-related protein 1) y C5a, y en la proteína de la conjugación bacteriana TrwB. El sistema del complemento desempeña un papel clave en la homeostasis y en la inmunidad innata, y el Factor H y las proteínas relacionadas con el Factor H participan en su regulación. Se han encontrado mutaciones de la proteína FHR-1 en el suero de pacientes con patologías relacionadas con la desregulación del complemento. Nuestra investigación se ha centrado en explorar los mecanismos de reconocimiento molecular de ácidos siálicos involucrando a estas proteínas relacionadas con FH y su relación el síndrome urémico hemolítico atípico (SHUa), y los resultados han mostrado que el desarrollo del SHUa asociado a mutaciones podría deberse a la adquisición de los mutantes de la capacidad de reconocer el ácido siálico y de unirse a C3b. Por otro lado, hemos estudiado otra proteína del sistema del complemento: la proteína C5a, una anafilotoxina con una potente actividad proinflamatoria, que puede verse afectada en procesos de inmunoevasión. Hay estudios que han demostrado que la proteína bacteriana gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) es capaz de reconocer y secuestrar a C5a para evitar su acción proinflamatoria, pero hasta la fecha se desconoce cómo tiene lugar el proceso de reconocimiento molecular GAPDH/C5a. En este trabajo hemos estudiado las interacciones entre la proteína GAPDH de cinco especies diferentes y C5a humana por medio de técnicas computacionales. Hemos identificado parches de interacción comunes entre las diferentes GAPDHs bacterianas, observando que coinciden con secuencias conservadas, proporcionando las bases moleculares para este mecanismo de inmunoevasión. Finalmente, la proteína TrwB de la conjugación bacteriana es el principal mecanismo de transferencia horizontal de genes en las bacterias, y requiere un sistema de secreción multiproteico para transferir plásmidos conjugativos, incluidos los relacionados con la resistencia a los antibióticos. TrwB es una proteína acopladora que participa en el transporte de plásmidos en el sistema de secreción de tipo IV de E. coli (T4SS). Hemos centrado nuestro trabajo en la búsqueda de moléculas pequeñas, realizando un cribado virtual y siguiendo una estrategia de reposicionamiento de fármacos, que puedan interferir en el mecanismo de acción de TrwB para bloquear así la conjugación bacteriana y la transmisión de plásmidos relacionados con la resistencia a los antibióticos. Se han realizado ensayos in vitro en los que se ha observado que algunos de los compuestos muestran inhibición de la conjugación bacteriana. Además, no existe información sobre la estructura 3D del dominio transmembrana de TrwB, por lo que también hemos desarrollado estudios computacionales para construir modelos 3D posibles de la estructura completa de TrwB embebida en una membrana que nos ayuden a entender su funcionamiento.