Caracterización de proteínas de síntesis, degradación y unión de peptidoglicano: implicaciones en mecanismos de virulencia y resistencia a antibióticos en "S. pneumoniae"

Abstract

El trabajo objeto de la presente Tesis expone un estudio estructural y funcional de distintos sistemas proteicos que reconocen la superficie bacteriana de uno de los más importantes patógenos humanos, Streptococcus pneumoniae o neumococo. En particular el presente trabajo se ha centrado en la determinación de las estructuras cristalográficas de la enzima MurA1 implicada en la biogénesis del peptidoglicano, la caracterización estructural y funcional de la lipoproteína DacB y la caracterización de la proteína de unión a colina CbpL.La proteína MurA1 es una enzima esencial en la biogénesis del peptidoglicano, catalizando la primera reacción de la ruta. Además, es la diana de antibióticos como la fosfomicina. Recientemente se ha encontrado que las bacterias desarrollan de manera espontánea un proceso de resistencia denominado ¿heterorresistencia¿. En concreto, la mayoría de cepas de S. pneumoniae son heterorresistentes a fosfomicina, mientras que una cepa clínica carece de este fenotipo. La diferencia entre ambas cepas estriba en una mutación puntual en la enzima MurA1. Se ha abordado un estudio estructural para caracterizar la enzima en ambas cepas y encontrar una posible explicación estructural. Los resultados obtenidos han demostrado que las diferencias estructurales en MurA1 no estarían directamente implicadas en los efectos de la heterorresistencia a fosfomicina. También han apuntado a una nueva molécula como posible inhibidor de la ruta metabólica del peptidoglicano.Las lipoproteínas son un conjunto numeroso de proteínas de superficie unidas a la membrana celular y con funciones en su superficie. A pesar de su abundancia, sólo recientemente se ha demostrado el papel esencial que algunas de ellas juegan en la bacteria. DacB es una lipoproteína con actividad carboxipeptidasa. Esta enzima está implicada en división celular y en el remodelado de la pared, debido a la reacción de degradación que realiza sobre las cadenas peptídicas del peptidoglicano. En este trabajo se ha abordado un amplio estudio de esta enzima desde un punto de vista bioquímico, estructural y biomédico. Así pues, hemos determinado la estructura de la enzima en dos conformaciones y postulado las bases moleculares del reconocimiento del substrato. También se ha propuesto un mecanismo de funcionamiento in vivo.Por último, las proteínas de unión a colina componen la familia de proteínas de superficie más importante de neumococo. En este trabajo se aborda el estudio bioquímico, estructural y biomédico de la proteína CbpL. Nuestro trabajo ha mostrado que esta proteína modular presenta características únicas, a saber, un doble anclaje a la pared (vía membrana y ácidos teicoicos) y la presencia de un dominio nuevo (llamado Excalibur) implicado en la unión de calcio y posiblemente implicado en funciones de adhesión del neumococo a las células del hospedador.