El trabajo, publicado en Nature Communications, permite entender mejor el mecanismo molecular que inicia la infección por parte de este patógeno. Eso podría ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas diferentes de los antibióticos, para los que las bacterias están creando multiresistencia. Estas estrategias se basarían en identificar moléculas capaces de bloquear el sitio de unión de los receptores humanos y así poder detener la capacidad de adhesión del patógeno durante la infección.

Mycoplasma genitalium es una bacteria de transmisión sexual, responsable de diversas patologías del tracto urogenital. Es uno de los principales causantes de uretritis en hombres, y de cervicitis y enfermedad inflamatoria pélvica en mujeres. También se ha asociado a casos de parto prematuro y aborto espontáneo. Se estima que más del 1 % de la población adulta está infectada por esta bacteria.

El estudio, liderado por científicos del Instituto de Biología Molecular de Barcelona del CSIC (IBMB-CSIC), con la colaboración de científicos de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), ha conseguido descifrar la estructura del complejo de adhesión de M. genitalium, denominado Nap. Este complejo, formado por diferentes proteínas que interactúan, es esencial para la adhesión de la bacteria a las células epiteliales humanas y causar la infección.

En estudios previos, los mismos investigadores revelaron el papel central de la proteína P110 en la adhesión de la bacteria a las células humanas, un paso esencial para iniciar la infección. Ahora, los científicos describen cómo las dos proteínas del complejo de adhesión, P110 y P140, cooperan para que la bacteria pueda colonizar la mucosa urogenital, diseminarse y establecer infecciones crónicas y de difícil tratamiento.

Los resultados de la investigación, que se publica en Nature Communications,  revelan las diferentes conformaciones que adopta el Nap, que corresponden con los estados “abierto” o “cerrado”, y que determinan que el complejo pueda unirse o no a los receptores de las células epiteliales humanas. Este mecanismo es vital para que, una vez la bacteria se ha unido al receptor celular, pueda desplazarse por la superficie de las células. Se trata de un mecanismo que no se había descrito hasta la fecha a nivel molecular.

El trabajo está liderado por Ignacio Fita, del IBMB-CSIC, Oscar Quijada Pich de la UAB e investigador del Hospital Parc Taulí de Sabadell, y Achilleas S. Frangakis del Instituto Buchman de Investigación en Ciencias Moleculares de la Vida, de Alemania. El primer autor del trabajo es David Aparicio, investigador postdoctoral del IBMB-CSIC. También han participado las investigadoras Margot P. Scheffer (Frankfurt) y Marina Marcos Silva (UAB).

Oculta o descubre el punto de adhesión a la célula humana

El mecanismo de adhesión de la bacteria a las células epiteliales humanas requiere de la presencia del complejo Nap y de su capacidad de adoptar diferentes conformaciones’, explica David Aparicio. Este cambio de conformaciones es posible porque el Nap presenta una arquitectura similar a un trébol de cuatro hojas, con dos P110 y dos P140, que muestra una alta plasticidad, una característica que posibilita la adhesión reversible a los receptores y el desplazamiento de la bacteria.

Los científicos revelan en este trabajo, por un lado, la estructura tridimensional de la proteína P140, desconocida hasta ahora. Por otro lado, la estructura del complejo de adhesión con ambas proteínas, P110 y P140, en dos situaciones distintas: cuando la bacteria se adhiere a una célula humana y cuando se libera de ella.

El Nap, dice Margot P. Scheffer, presenta dos conformaciones, una “cerrada”, que se da cuando el sitio de unión de la proteína P110 está oculto, y otra “abierta”, cuando el sitio de unión está accesible. La posición abierta permite la adhesión de la bacteria a la célula, y la cerrada, la liberación del receptor para ayudar en la generación del movimiento.

Para verificarlo, los científicos han realizado mutaciones en sitios concretos del complejo y han demostrado que si se altera esa estructura se impide la adhesión y el proceso de infección. La caracterización de mutantes de M. genitalium nos permite entender el papel que desempeña cada una de las piezas de la maquinaria de adhesión de este patógeno, comenta Marina Marcos Silva. Las mutaciones que introducimos de manera dirigida nos revelan qué funciones del Nap se pierden y cuáles se conservan, aportando información específica sobre la mecánica de la adhesión a nivel molecular.

junio 12/2020 (Dicyt)

 Referencia bibliográfica 

Aparicio et al. Structure and mechanism of the Nap adhesion complex from the human pathogen Mycoplasma genitalium. Nature communications. DOI: 10.1038/s41467-020-16511-2

Los metales (hierro, zinc, níquel, cobalto, etc.) participan en numerosas reacciones enzimáticas y son nutrientes esenciales para la vida de las bacterias.

En el interior de nuestro organismo, la disponibilidad de estos metales es escasa, porque se encuentran unidos a proteínas que los preservan y transportan hasta las células o tejidos en los que serán utilizados.

Durante el proceso de infección, las bacterias compiten con el organismo para obtener los metales. Su respuesta a la ausencia de metales es muy virulenta y activan estrategias dirigidas a liberar y secuestrar estos elementos.

La captación la llevan a cabo mediante la producción de toxinas, de proteínas que unen los metales con mucha afinidad y de transportadores que se encargan de introducir estos metales en el interior de la bacteria.

Este patógeno de transmisión sexual causa varias enfermedades genitourinarias y se está convirtiendo en una superbacteria por su resistencia a los antibióticos

En conjunto, se trata de mecanismos de virulencia bacterianos muy sofisticados, dirigidos a garantizar el apoyo necesario de nutrientes esenciales para su supervivencia.

Un equipo de investigación liderado por la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) ha descubierto los sistemas de regulación y captación de metales de Mycoplasma genitalium (Mge).

Este patógeno emergente de transmisión sexual es responsable de varias enfermedades genitourinarias y se está convirtiendo en una superbacteria por su resistencia a los antibióticos que se usan para combatirlo.

Dianas terapéuticas atractivas

Los investigadores han identificado la proteína que regula la captación de metales, Fur (Ferric Uptake Regulator), así como otras proteínas responsables de transportarlos al interior del microorganismo.

“Mediante métodos de transcriptómica y proteómica hemos determinado los cambios en la expresión génica en Mge en presencia y ausencia de metales”, señala Carlos Martínez, primer autor del trabajo. “Además, hemos identificado los metales que la bacteria necesita para multiplicarse gracias a un análisis de espectrometría de masas”, explica Sergio Torres, coautor del estudio.

“Los sistemas de regulación y transporte de metales identificados en Mge representan dianas terapéuticas muy atractivas. Este estudio permitirá desarrollar estrategias para bloquear la captación de metales mediante inhibidores o inmunoterapia”, explica Óscar Quijada, investigador del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB-UAB) y coordinador del trabajo.

De hecho, ya están trabajando con este objetivo, en colaboración con el departamento de Biofísica de la UAB y de los Servicios de Microbiología del Hospital Parc Taulí y Vall de Hebrón.

El trabajo se ha publicado en la revista Emerging Microbes and Infections.

Han participado investigadores del IBB, del departamento de Biofísica de la UAB y del Instituto de Oncología del Hospital Universitario Vall de Hebrón.

enero 12/2020 (SINC)

Un equipo de investigadores del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC y del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB) del la UAB han descubierto el mecanismo por el cual la bacteria Mycoplasma genitalium (Mge) se adhiere a las células humanas. Esta adhesión es esencial para el establecimiento de la infección y el posterior desarrollo de la enfermedad.