La mutación en moléculas clave podría detener la infección por gonorrea

Los genes tdfJ variantes se expresan a partir de un sitio ectópico inducible en el cromosoma gonocócico. Las formas de tipo salvaje y mutadas de tdfJ se clonaron en un vector de complementación diseñado para insertarse en un sitio ectópico del cromosoma gonocócico entre los loci aspC y lctP. Esta construcción contiene un promotor inducible por IPTG y un fuerte sitio de unión al ribosoma cadena arriba del gen insertado. (A) Esquema que demuestra el genotipo final de los mutantes gonocócicos tdfJ. Se usaron plásmidos que contenían tdfJ de tipo salvaje o mutado para transformar la cepa FA19 de N. gonorrhoeae con su locus tdfJ nativo inactivado por un casete omega, lo que resultó en gonococos que producen solo TdfJ bajo inducción. (B) Los mutantes tdfJ gonocócicos cultivados en placas de agar GCB con (+) y sin (-) IPTG 1 mM se resuspendieron en PBS. Las suspensiones celulares se estandarizaron y se usaron para preparar lisados celulares, que se sometieron a transferencia Western (WB) para evaluar la producción de TdfJ y el control de IPTG. Una verdadera cepa de tipo salvaje, FA19, y su mutante isogénico tdfJ se cultivaron en condiciones limitadas de zinc para que sirvieran como controles positivo y negativo. También se muestra que la tinción de Ponceau (P.S.) de las transferencias demuestra una carga igual. (“FA19 WT” se refiere a la verdadera cepa de tipo salvaje que expresa tdfJ desde su locus nativo; “WT” se refiere al gen tdfJ de tipo salvaje en el sitio ectópico inducible; y “ΔL3H” se refiere a un mutante por deleción en tdfJ, que carece de 15 aminoácidos de la hélice α del bucle 3). La transferencia es representativa de los resultados de 3 experimentos. Crédito:mBio (2022). DOI:10.1128/mbio.01670-22

Crear una mutación que inhiba cómo el patógeno bacteriano Neisseria gonorrhoeae causa la gonorrea, una infección de transmisión sexual común, podría ofrecer una nueva forma de prevenir y tratar la enfermedad, según investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad Estatal de Georgia.

Los investigadores descubrieron que generar una mutación en una parte clave del transportador de la membrana externa que N. gonorrhoeae usa para secuestrar las proteínas de inmunidad humana y despojarlas de metales podría ayudar a prevenir la infección por gonorrea. Los hallazgos se publican en la revista mBio .

La gonorrea, que afecta a más de 80 millones de personas en todo el mundo cada año, es una amenaza mundial para la salud pública debido a la creciente incidencia de resistencia a los medicamentos antimicrobianos, el aumento de los costos del tratamiento y la falta de una vacuna protectora. Hasta el 80 % de los casos en mujeres son asintomáticos y, si no se trata, la gonorrea puede tener graves consecuencias para la salud, como enfermedad pélvica inflamatoria, embarazo ectópico, infertilidad e incluso endocarditis y meningitis potencialmente mortales.

Las opciones de tratamiento eficaces para la gonorrea están disminuyendo debido a la evolución de la resistencia antimicrobiana a los medicamentos existentes. Además, es un desafío identificar objetivos de vacunas adecuados porque N. gonorrhoeae altera la expresión de moléculas de superficie clave y amortigua la respuesta inmune. Para evitar que los patógenos invasores causen enfermedades, los humanos confían en un proceso llamado inmunidad nutricional para limitar la disponibilidad de nutrientes críticos como el hierro y el zinc y matar de hambre a los invasores. Las proteínas de unión a metales secuestran metales y limitan la cantidad de iones metálicos esenciales libres que los patógenos necesitan para prosperar y causar enfermedades.

Para superar los esfuerzos de inmunidad nutricional del huésped, N. gonorrhoeae despliega transportadores dependientes de TonB (TdT) en su membrana externa para unirse a las proteínas de inmunidad nutricional del huésped y despojarlas de sus metales. Los TdT a menudo juegan un papel clave en el establecimiento de infecciones, lo que los convierte en objetivos de vacunas prometedores.

Un TdT llamado TdfJ reconoce la S100A7 humana, una proteína de unión al zinc que inhibe la replicación de patógenos al ocultar el zinc. N. gonorrhoeae usa TdfJ para extraer zinc de S100A7 e internalizar el metal. TdfJ contiene un dedo de hélice alfa en el bucle extracelular 3.

Una hélice alfa similar en el bucle 3 de otro TdT gonocócico, conocido como TbpA, juega un papel fundamental en la interacción entre TbpA y la transferrina humana, que se requiere para la absorción de hierro. Con base en esta información, los investigadores plantearon la hipótesis de que la hélice TdfJ loop 3 (L3H) participa en interacciones con S100A7, y generaron una serie de mutaciones en TdfJ L3H para determinar si bloqueaban la capacidad de N. gonorrhoeae para adquirir zinc y, por lo tanto, para causar enfermedad.

"La posibilidad de infecciones gonocócicas intratables ha estimulado los esfuerzos para identificar objetivos para nuevas estrategias terapéuticas y de prevención, y los miembros de la familia de transportadores de metales dependientes de TonB de la membrana externa han surgido como candidatos prometedores porque desempeñan un papel fundamental en el establecimiento de la infección", dijo. Dra. Cynthia Nau Cornelissen, autora principal del estudio, profesora universitaria distinguida y directora del Centro de Inmunología Traslacional del Instituto de Ciencias Biomédicas del Estado de Georgia.

"Nuestro estudio reveló que la mutagénesis de residuos clave dentro de TdfJ L3H redujo la unión de S100A7 y la piratería de zinc por parte del gonococo, y los efectos más profundos se observaron con sustituciones en los residuos K261 y R262. En conjunto, estos datos sugieren un papel clave para TdfJ L3H en subvertir la inmunidad nutricional del huésped".

El estudio caracterizó la interacción de unión entre el importador de zinc TdfJ y su fuente de zinc humano, S100A7, y también identificó una región clave de TdfJ que media en esta interacción.

"Detallamos por primera vez la interacción de unión de TdfJ gonocócica y su ligando humano S100A7. También identificamos varias mutaciones en el bucle 3 de TdfJ que alteran la unión de S100A7 y la posterior extracción de zinc", dijo Stavros A. Maurakis, primer autor del estudio. y un doctorado graduado del Instituto de Ciencias Biomédicas del Estado de Georgia.

"Con una comprensión más profunda de las intrincadas relaciones entre estos receptores de nutrientes bacterianos y las fuentes de nutrientes de sus huéspedes, podemos ayudar a allanar el camino hacia la identificación de profilaxis y/o tratamiento efectivos para una importante enfermedad humana". + Explora más