Una nueva diana antimicrobiana: La DNA Topoisomerasa

Abstract

La prevención de la aparición y/o incremento de microorganismos resistentes a antibióticos es una tarea fundamental. Para ello es necesario el descubrimiento de nuevos antimicrobianos frente a nuevas dianas moleculares. Las DNA topoisomerasas son enzimas que mantienen la topología del DNA requerida para la transcripción y la replicación. Las DNA topoisomerasas de tipo II son dianas de fluoroquinolonas. Sin embargo, hasta la fecha no se han identificado antibióticos eficaces frente a DNA topoisomerasas de tipo I.Streptococcus pneumoniae tiene dos DNA topoisomerasas tipo II (DNA-gyrasa y DNA topoisomerasa IV) y una única DNA topoisomerasa de tipo I (DNA topoisomerasa I, TopA). En este trabajo sobrexpresamos y purificamos TopA tras clonación en Escherichia coli como una proteína de fusión con una cola de 6 Histidinas en su extremo N-terminal. La TopA purificada resultó activa al relajar DNA plasmídico con superenrollamiento negativo. Dos alcaloides fenantrénicos (seconeolitsina y N-metilseconeolitisna) fueron capaces de inhibir tanto la actividad in vitro de TopA, como el crecimiento de S. pneumoniae a dosis de 17 M. Esta inhibición se produjo incluso en aislados multiresistentes a distintos antibióticos, incluyendo fluoroquinolonas. Ninguno de estos compuestos afectó a la viabilidad de células humanas. La confirmación de la TopA como diana in vivo de estos alcaloides quedó demostrada por la ausencia de inhibición en cultivos con sobrexpresión de TopA así como por el superenrollamiento negativo observado en plásmidos extraídos de bacterias tratadas con el inhibidor. Además, se realizó un modelado de la TopA de S. pneumoniae en base a la estructura cristalina disponible para la DNA topoisomerasa I de E. coli. Estudios de docking señalan fuertes interacciones entre los alcaloides y el sitio de unión a DNA de TopA en la conformación cerrada de la proteína como responsables de la inhibición.

Este trabajo presenta dos posibles nuevos antibióticos para el tratamiento de infecciones neumocócicas e identifica por primera vez a una DNA topisomerasa tipo I como diana de antimicrobianos