Article publicat a la Sala de Premsa de la Universitat Autònoma de Barcelona.

Descriuen a nivell molecular la maquinària amb la qual Mycoplasma genitalium inicia la infecció

  • Investigadors del CSIC lideren un treball que llança noves dades sobre com el bacteri Mycoplasma genitalium infecta les cèl·lules humanes.
  • Aquest patogen de transmissió sexual i causant de nombroses patologies del tracte urogenital ha desenvolupat resistència als antibiòtics disponibles actualment.
  • El treball revela un mecanisme d’adhesió bacterià inèdit fins ara: el patogen s’uneix a un receptor cel·lular per iniciar la infecció i s’allibera del receptor per poder desplaçar-se sobre la superfície de la cèl·lula.
  • Aquest descobriment farà possible el disseny específic i més efectiu de fàrmacs antibacterians basats en el bloqueig de la infecció.

 Barcelona, 8 de juny de 2020. Mycoplasma genitalium és un bacteri de transmissió sexual, responsable de diverses patologies del tracte urogenital en humans. És un dels principals causants d’uretritis en homes i de cervicitis i malaltia inflamatòria pèlvica en dones. També s’ha associat a casos de part prematur i avortament espontani. S’estima que més de l’1% de la població adulta està infectada per aquest bacteri, que està desenvolupant resistència a la majoria dels antibiòtics disponibles actualment.

Un treball liderat per científics de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC (IBMB-CSIC), amb la col·laboració de científics de la UAB, ha aconseguit desxifrar l’estructura del complex d’adhesió de M. genitalium, denominat Nap. Aquest complex, format per diferents proteïnes que interactuen, és essencial per a l’adhesió del bacteri a les cèl·lules epitelials humanes i causar la infecció.

En estudis previs, els mateixos investigadors van revelar el paper central de la proteïna P110 en l’adhesió del bacteri a les cèl·lules humanes, un pas essencial per iniciar la infecció. Ara, els científics descriuen com les dues proteïnes del complex d’adhesió, P110 i P140, cooperen perquè el bacteri pugui colonitzar la mucosa urogenital, disseminar i establir infeccions cròniques i de difícil tractament.

Els resultats de la investigació, que es publica a Nature Communications, revelen les diferents conformacions que adopta el Nap, que corresponen amb els estats “obert” o “tancat”, i que determinen que el complex pugui unir-se o no als receptors de les cèl·lules epitelials humanes. Aquest mecanisme és vital perquè, un cop el bacteri s’ha unit al receptor cel·lular, pugui desplaçar-se per la superfície de les cèl·lules. Es tracta d’un mecanisme que no s’havia descrit fins ara a nivell molecular.

El treball està liderat per Ignacio Fita, professor d’investigació de la Unitat de Biologia Estructural de l’IBMB-CSIC, Oscar Quijada Pich del Laboratori de Biologia Molecular de l’IBB-UAB i actualment investigador de l’Hospital Parc Taulí de Sabadell, i Achilleas S. Frangakis de l’Institut Buchman d’Investigació en Ciències Moleculars de la Vida, d’Alemanya. El primer autor del treball és David Aparicio, investigador postdoctoral de l’IBMB-CSIC. També han participat les investigadores Margot P. Scheffer (Frankfurt) i Marina Marcos Silva (UAB).

Oculta o descobreix el punt d’adhesió a la cèl·lula humana

“El mecanisme d’adhesió del bacteri a les cèl·lules epitelials humanes requereix de la presència del complex Nap i de la seva capacitat d’adoptar diferents conformacions”, explica David Aparicio. “Aquest canvi de conformacions és possible perquè el Nap presenta una arquitectura similar a un trèvol de quatre fulles, amb dos P110 i dues P140, que mostra una alta plasticitat, una característica que possibilita l’adhesió reversible als receptors i el desplaçament del bacteri”.

Els científics revelen en aquest treball, d’una banda, l’estructura tridimensional de la proteïna P140, desconeguda fins ara. D’altra banda, l’estructura del complex d’adhesió amb les dues proteïnes, P110 i P140, en dues situacions diferents: quan el bacteri s’adhereix a una cèl·lula humana i quan s’allibera d’ella.

El Nap, diu Margot P. Scheffer, presenta dues conformacions, una “tancada”, que es dóna quan el lloc d’unió de la proteïna P110 està ocult, i una altra “oberta”, quan el lloc d’unió està accessible. La posició oberta permet l’adhesió del bacteri a la cèl·lula, i la tancada, l’alliberament del receptor per ajudar en la generació del moviment.

Per verificar-ho, els científics han realitzat mutacions en llocs concrets del complex i han demostrat que si s’altera aquesta estructura s’impedeix l’adhesió i el procés d’infecció. “La caracterització de mutants de M. genitalium ens permet entendre el paper que exerceix cadascuna de les peces de la maquinària d’adhesió d’aquest patogen”, comenta Marina Marcos Silva. “Les mutacions que introduïm de manera dirigida ens revelen quines funcions del Nap es perden i quines es conserven, aportant informació específica sobre la mecànica de l’adhesió a nivell molecular”.

El treball permet entendre millor el mecanisme molecular de com s’inicia la infecció per part d’aquest patogen. Això podria ajudar a desenvolupar estratègies terapèutiques diferents dels antibiòtics, per als quals els bacteris estan creant multiresistència. Aquestes estratègies es basarien en identificar molècules capaces de bloquejar el lloc d’unió dels receptors humans i així poder aturar la capacitat d’adhesió del patogen durant la infecció.

Article de referència:

Structure and mechanism of the Nap adhesion complex from the human pathogen Mycoplasma genitalium. Aparicio et al.  Nature communications, doi: 10.1038/s41467-020-16511-2 https://www.nature.com/articles/s41467-020-16511-2