La determinación de la estructura 3D de las proteínas de adhesión y su integración con datos inmunológicos de pacientes infectados, ha permitido a un grupo de investigadores diseñar anticuerpos que disminuyen la capacidad de adhesión de esta bacteria. Los resultados facilitarán el futuro desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas y vacunas contra este importante patógeno humano.
Científicos del CSIC y de la Universidad de Osaka desvelan en Nature Communications cómo la bacteria Mycoplasma pneumoniae se adhiere a las células pulmonares para iniciar la infección. En el estudio también han participado investigadores del Hospital Universitario Parc Taulí, Vall d’Hebrón y del Centro de Regulación Genómica.
Mycoplasma pneumoniae es un patógeno humano causante de hasta el 40% de las neumonías primarias atípicas, un tipo de infecciones respiratorias que pueden derivar en complicaciones graves. De hecho, se estima que en el 25% de los casos, los síntomas pueden extenderse fuera de los pulmones y provocar efectos neurológicos, hepáticos o cardíacos. Debido a la elevada incidencia y a la gravedad de las infecciones por M. pneumoniae, el desarrollo de una vacuna representaría un gran avance en la lucha contra este importante patógeno respiratorio.
Un equipo de investigadores liderados por David Aparicio, del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC, y Makoto Miyata, del Institute for Natural Science and Technology de la Universidad de Osaka, ha logrado determinar la estructura tridimensional de las proteínas mediante las cuales M. pneumoniae se adhiere a las células humanas e inicia la infección. A partir de la estructura, los investigadores han diseñado anticuerpos que neutralizan y bloquean la adhesión de la bacteria, dificultando el proceso de infección.
El trabajo, que se publica ahora y que tiene como primer autor a David Vizarraga, investigador predoctoral del IBMB-CSIC, permitirá el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas basadas en el bloqueo de la adhesión.
Un mecanismo basado en un complejo de adhesión
La bacteria Mycoplasma pneumoniae se adhiere a las células humanas mediante un complejo de adhesión formado por las proteínas P1 y P40/P90.
Aunque parte del mecanismo de adhesión ya era conocido, no se había logrado determinar la estructura de las proteínas implicadas en este proceso. Se sabía, por ejemplo, que la bacteria se adhiere a unos receptores celulares que se conocen genéricamente con el nombre de ácidos siálicos. Estos receptores son usados por otros patógenos importantes para unirse a las células, como la bacteria Mycoplasma genitalium o como el virus de la gripe.
En el Instituto de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC han obtenido cristales que contenían las proteínas P1 y P40/P90 unidas a ácidos siálicos y los han analizado con Rayos-X, en la línea Xaloc del Sincrotón ALBA, lo que ha permitido visualizar la estructura tridimensional de estas proteínas. Esto se ha complementado con las observaciones obtenidas en la Universidad de Osaka mediante Crio-Microscopía Electrónica.
David Aparicio, investigador del IBMB-CSIC, explica: "Hemos visto que el lugar de unión para los ácidos siálicos están en P40/P90 y no en la proteína P1, como se pensaba antes". Además, añade, “hemos identificado dos partes bien diferenciadas en la proteína P1, una con una elevada variabilidad genética y clínica (en la región N-terminal) y otra mucho más conservada (en el extremo C-terminal).
“Esta información nos ha servido para diseñar anticuerpos que se unan a la parte más conservada de la proteína a fin de bloquear la adhesión de la bacteria a las células humanas", explica David Vizarraga, investigador predoctoral del IBMB-CSIC.
"Ensayos con pacientes infectados por Mycoplasma pneumoniae revelan que el extremo C-terminal de la proteína P1 genera una respuesta inmunitaria potente y a largo plazo, características que lo convierten en un candidato ideal para el desarrollo de vacunas”, explica Oscar Quijada, del Hospital Universitario Parc Taulí.
Por otro lado, los elementos estructurales hallados en las proteínas P1 y P40/P90 y los datos clínicos obtenidos de pacientes, han sido clave para la interpretación del mecanismo que permite al patógeno eludir el reconocimiento del sistema inmunitario del huésped para dar lugar a infecciones persistentes.
Artículo de referencia: Immunodominant proteins P1 and P40/P90 from human pathogen Mycoplasma pneumoniae. Vizarraga et al. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-020-18777-y
Mercè Fernández Via / CSIC Comunicación