Un equipo internacional de científicos liderado por investigadores del Instituto de Química Física "Rocasolano"(CSIC) y la Norges miljø-og Biovitenskapelige Universitet ha determinado la estructura tridimensional de la proteína PcsB, esencial en el proceso de división celular de la bacteria patógena del neumococo, responsable de neumonías y meningitis. Este conocimiento podría contribuir al desarrollo de antibióticos más eficaces y vacunas contra el neumococo. El estudio se publica en la revista Nature Communications.
“El conocimiento de este mecanismo celular podría tener dos principales
aplicaciones. Si se hallase una molécula que lo bloquee y detenga su
crecimiento, se podrían desarrollar nuevos antibióticos”, según explica
el codirector del estudio e investigador del Departamento de Cristalografía del Instituto de Química Física Rocasolano(CSIC), Juan A. Hermoso. Otra aplicación sería el desarrollo de una nueva generación de vacunas.
La Organización Mundial de la Salud advierte de que un alto porcentaje de las infecciones adquiridas en los hospitales están causadas por bacterias muy resistentes. Esta organización señala además que, en infecciones graves tratadas en hospitales, el porcentaje de muertes por bacterias resistentes es el doble que con bacterias no resistentes. Este problema podría suponer la vuelta a la era pre-antibiótica, en la que infecciones comunes o pequeñas heridas podían resultar mortales.
Una de las claves de la supervivencia de las bacterias patógenas ante los antibióticos es su alta capacidad para reproducirse. Una bacteria se divide para dar lugar a dos células hijas cada 20 minutos (en un día daría lugar a 4.700 trillones de bacterias). Por tanto, el conocimiento de los mecanismos de división celular es crítico en la lucha contra las infecciones bacterianas. La PcsB es una proteína esencial del neumococo implicada en la separación de las células hijas.
En este trabajo se ha estudiado el mecanismo de división del neumococo (Streptococcus pneumoniae) y se ha determinado la estructura tridimensional de la PcsB mediante cristalografía de rayos X. La PcsB tiene una estructura nunca vista en otras proteínas: está formada por dos módulos, uno es responsable de la degradación de la pared bacteriana (módulo catalítico), y el otro, alargado en forma de “V”, funciona como “pinzas moleculares” que sujetan al primero en un estado inactivo.
La proteína se mantiene así, inactiva, y sólo cuando se va a producir la división celular se provoca la liberación del módulo catalítico. Esta activación requiere una dosis de energía para abrir las pinzas moleculares, aportada por otro complejo de proteínas. Esta apertura liberaría al módulo, que puede así romper la pared bacteriana. Se iniciaría así la degradación de la pared celular para permitir la reproducción de la bacteria, lo que a su vez le permite aumentar su resistencia a los antibióticos.
El mecanismo permite, pues, la activación de PcsB solamente en el momento necesario, el de la división de la célula. Durante el resto del tiempo, el neumococo es capaz de mantener inactiva a esta peligrosa proteína que podría provocar su suicidio si no se regulara convenientemente.
La neumonía, un problema de salud mundial
La neumonía o pulmonía es la patología asociada a los neumococos con mayor índice de mortalidad infantil. Según la OMS, se registran unos dos millones de muertes de niños al año por su causa, cifra superior al número de defunciones infantiles que provoca el sida, la malaria y el sarampión juntos.
“La bacteria tiene una gran resistencia a los antibióticos: entre el 40 % y el 50 % de las cepas presentes en España son capaces de evadir la acción de la penicilina. Existe, además, un número creciente de cepas en todo el mundo que resisten la acción de varios antibióticos a la vez”, apunta Hermoso.
Las vacunas actuales contienen una mezcla de azúcares (polisacáridos) de la cápsula del neumococo (envoltura de azúcares que recubre la bacteria). Esto provoca que la vacuna sea costosa y reduce su especificidad. Teniendo en cuenta que existen al menos 90 variantes diferentes de cápsulas, es muy difícil cubrir todas ellas.
Una alternativa consiste en usar vacunas basadas en antígenos no-polisacáridos. La proteína PcsB está expuesta en la superficie del neumococo y está bien conservada entre las cepas clínicas de esta bacteria, por lo que se ha demostrado como un candidato ideal para el desarrollo de las nuevas vacunas contra el neumococo.
Sergio G. Bartual, Daniel Straume, Gro Anita Stamsås, Inés G. Muñoz, Carlos Alfonso, Martín Martínez-Ripoll, Leiv Sigve Håvarstein & Juan A. Hermoso. "Structural basis of PcsB-mediated cell separation in Streptococcus pneumoniae". Nature Communications (2014). Doi: 10.1038/ncomms48
Nota de prensa (pdf 532K)
Descarga de imágenes (tiff 16,9 MB) (tiff 17MB)
Fuente:
www.csic.es
La Organización Mundial de la Salud advierte de que un alto porcentaje de las infecciones adquiridas en los hospitales están causadas por bacterias muy resistentes. Esta organización señala además que, en infecciones graves tratadas en hospitales, el porcentaje de muertes por bacterias resistentes es el doble que con bacterias no resistentes. Este problema podría suponer la vuelta a la era pre-antibiótica, en la que infecciones comunes o pequeñas heridas podían resultar mortales.
Una de las claves de la supervivencia de las bacterias patógenas ante los antibióticos es su alta capacidad para reproducirse. Una bacteria se divide para dar lugar a dos células hijas cada 20 minutos (en un día daría lugar a 4.700 trillones de bacterias). Por tanto, el conocimiento de los mecanismos de división celular es crítico en la lucha contra las infecciones bacterianas. La PcsB es una proteína esencial del neumococo implicada en la separación de las células hijas.
En este trabajo se ha estudiado el mecanismo de división del neumococo (Streptococcus pneumoniae) y se ha determinado la estructura tridimensional de la PcsB mediante cristalografía de rayos X. La PcsB tiene una estructura nunca vista en otras proteínas: está formada por dos módulos, uno es responsable de la degradación de la pared bacteriana (módulo catalítico), y el otro, alargado en forma de “V”, funciona como “pinzas moleculares” que sujetan al primero en un estado inactivo.
La proteína se mantiene así, inactiva, y sólo cuando se va a producir la división celular se provoca la liberación del módulo catalítico. Esta activación requiere una dosis de energía para abrir las pinzas moleculares, aportada por otro complejo de proteínas. Esta apertura liberaría al módulo, que puede así romper la pared bacteriana. Se iniciaría así la degradación de la pared celular para permitir la reproducción de la bacteria, lo que a su vez le permite aumentar su resistencia a los antibióticos.
El mecanismo permite, pues, la activación de PcsB solamente en el momento necesario, el de la división de la célula. Durante el resto del tiempo, el neumococo es capaz de mantener inactiva a esta peligrosa proteína que podría provocar su suicidio si no se regulara convenientemente.
La neumonía, un problema de salud mundial
La neumonía o pulmonía es la patología asociada a los neumococos con mayor índice de mortalidad infantil. Según la OMS, se registran unos dos millones de muertes de niños al año por su causa, cifra superior al número de defunciones infantiles que provoca el sida, la malaria y el sarampión juntos.
“La bacteria tiene una gran resistencia a los antibióticos: entre el 40 % y el 50 % de las cepas presentes en España son capaces de evadir la acción de la penicilina. Existe, además, un número creciente de cepas en todo el mundo que resisten la acción de varios antibióticos a la vez”, apunta Hermoso.
Las vacunas actuales contienen una mezcla de azúcares (polisacáridos) de la cápsula del neumococo (envoltura de azúcares que recubre la bacteria). Esto provoca que la vacuna sea costosa y reduce su especificidad. Teniendo en cuenta que existen al menos 90 variantes diferentes de cápsulas, es muy difícil cubrir todas ellas.
Una alternativa consiste en usar vacunas basadas en antígenos no-polisacáridos. La proteína PcsB está expuesta en la superficie del neumococo y está bien conservada entre las cepas clínicas de esta bacteria, por lo que se ha demostrado como un candidato ideal para el desarrollo de las nuevas vacunas contra el neumococo.
Sergio G. Bartual, Daniel Straume, Gro Anita Stamsås, Inés G. Muñoz, Carlos Alfonso, Martín Martínez-Ripoll, Leiv Sigve Håvarstein & Juan A. Hermoso. "Structural basis of PcsB-mediated cell separation in Streptococcus pneumoniae". Nature Communications (2014). Doi: 10.1038/ncomms48
Nota de prensa (pdf 532K)
Descarga de imágenes (tiff 16,9 MB) (tiff 17MB)
Fuente:
www.csic.es
No hay comentarios:
Publicar un comentario