Bacterias grampositivas patógenas, tal como S. gordonii , exportar una adhesina rica en serina para facilitar su unión a las células huésped. Adhesin utiliza una vía de secreción dedicada, con varios pasos que ocurren en el citosol antes de su translocación a través de la membrana. La adhesina GspB (mostrada en rojo) se modifica primero con N-acetilglucosamina (hexágono naranja) y glucosa (hexágono de trigo) en un orden estrictamente secuencial. Luego se dirige a la membrana por un complejo de tres proteínas de secreción accesorias (Asp 1-3; mostradas en verde, azul, y rosa), dos de las cuales se asemejan a proteínas de unión a carbohidratos (las estructuras de los cristales se muestran en diagramas de cinta incrustados en una presentación que llena el espacio). Finalmente, La adhesina GspB se mueve a través de la membrana mediante una ATPasa dedicada (SecA2) y un canal de membrana (SecY2) (ambos mostrados en cian). Crédito:Yu Chen, Escuela Médica de Harvard
Investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard, la Universidad de California, San Francisco, y la Universidad de Georgia han descrito cómo se prepara y empaqueta la proteína que permite que las bacterias estreptocócicas y estafilococos se adhieran a las células humanas. La investigación, que podría facilitar el desarrollo de nuevos antibióticos, aparecerá en la edición del 6 de abril de la Revista de química biológica .
Todas las bacterias tienen un sistema de secreción estándar que les permite exportar diferentes tipos de proteínas fuera de sus células. Una clase importante de moléculas extracelulares producidas por bacterias patógenas son las adhesinas, proteínas que permiten que las bacterias se adhieran a las células huésped. Por razones desconocidas, las adhesinas SRR (repetición rica en serina) de Estafilococo y Bacterias estreptococos - patógenos que pueden estar implicados en infecciones graves como la meningitis bacteriana, neumonía bacteriana y pericarditis:se transportan a través de una vía de secreción similar al sistema estándar, pero dedicado exclusivamente a la adhesina.
Sería como si un almacén que procesa muchos tipos de productos tuviera un juego separado de puertas y montacargas para solo uno de sus productos. Tom Rapoport, un profesor de la Facultad de Medicina de Harvard que supervisó el nuevo estudio, quería entender qué estaban haciendo exactamente estas cadenas de suministro molecular dedicadas.
"Me intrigó el hecho de que hay un segundo sistema de secreción en algunas bacterias que está separado del sistema de secreción canónico y solo se dedica a la secreción de una proteína, "Rapoport dijo." Hay toda una maquinaria, y solo hace una cosa ".
Yu Chen, en ese momento un asociado de investigación postdoctoral en el laboratorio de Rapoport, dirigió la investigación. Ella encontró eso, para ser transportado, la proteína adhesina necesitaba ser modificada con azúcares específicos por tres enzimas que actúan en una secuencia específica. Estas modificaciones de azúcar estabilizan la proteína y mejoran su adherencia a las células diana. Es más, Los experimentos mostraron que dos proteínas en la vía específica de adhesina, cuya función había sido previamente misteriosa, parecía poder unirse a estos azúcares, presumiblemente permitiéndoles llevar la adhesina a la membrana celular donde se encuentra el canal de salida dedicado de la adhesina.
La complejidad del sistema de transporte de adhesina requirió la colaboración con los equipos de investigación de UCSF, Escuela Médica de Harvard, y la Universidad de Georgia. Los miembros del laboratorio de Paul Sullam en UCSF proporcionaron la perspectiva clínica, miembros del laboratorio de Maofu Liao en Harvard caracterizaron el complejo de focalización mediante microscopía electrónica, y miembros del laboratorio de Parastoo Azadi en Georgia analizaron las modificaciones del azúcar.
"Es un sistema complicado porque implica la modificación de proteínas, actividad de chaperona y orientación a la membrana, así que encontramos muchos desafíos, ", Dijo Chen." Este (estudio) es un gran ejemplo de cómo la colaboración entre laboratorios en la comunidad científica promueve el conocimiento humano ".
La razón por la que estas bacterias utilizan esta vía de exportación separada para adhesinas sigue siendo difícil de alcanzar. Pero debido a que esta vía es exclusiva de las bacterias estreptocócicas y estafilococos, la nueva comprensión de sus componentes podría ayudar a los investigadores a desarrollar antibióticos altamente específicos para tratar las infecciones causadas por estas bacterias en el futuro.
"Podrías imaginar que podrías desarrollar nuevos antibióticos que pudieran apuntar a esta vía, ", Dijo Rapoport." (Ellos) serían muy específicos para las bacterias patógenas ".
