Descubierto el mecanismo de adhesión a las células humanas de Mycoplasma genitalium

29/10/2018

Investigadores del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) y del Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB-UAB) han descubierto el mecanismo por el cual la bacteria Mycoplasma genitalium (Mge) se adhiere a las células humanas. Esta adhesión es esencial para el establecimiento de la infección y el posterior desarrollo de la enfermedad.

El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, ha sido liderado por Ignacio Fita, profesor de investigación de la Unidad de Biología Estructural del IBMB-CSIC, y Óscar Quijada y Jaume Piñol, del laboratorio de Biología Molecular del IBB-UAB. El primer autor del trabajo es David Aparicio, investigador postdoctoral del IBMB-CSIC.

Mge es un patógeno emergente responsable de varias infecciones genitourinarias. En hombres, es una de las principales causas de uretritis (15-20%) y en mujeres, se ha asociado a cuadros de cervicitis, enfermedad inflamatoria pélvica (PID), parto prematuro y aborto espontáneo.

Hasta ahora se sabía que la adhesión de la bacteria al tracto genitourinario tiene lugar por medio de unas proteínas, denominadas adhesinas, que reconocen receptores específicos en la superficie de las células. En el caso de Mge, estos receptores celulares se conocen genéricamente con el nombre de ácidos siálicos. Otros patógenos importantes como el virus de la gripe también utilizan los ácidos siálicos como receptores para unirse a las células.

En este estudio, los investigadores del IBMB-CSIC han determinado la estructura tridimensional de la adhesina P110 de Mge unida a estos receptores celulares. 

“Hemos hecho cristales que contenían la adhesina P110 unida a ácidos siálicos y los hemos difractado con rayos X, lo que nos ha revelado la posición exacta de los átomos en la proteína y hemos podido definir la estructura en tres dimensiones”, explica David Aparicio, investigador del IBMB. Los análisis se han llevado a cabo en la línea de luz Xaloc del Sincrotrón ALBA de Cerdanyola del Vallés mediante cristalografía de rayos X.

Paralelamente, científicos del IBB-UAB han realizado estudios in vivo con células humanas y han demostrado que mutaciones en lugares concretos de la proteína P110 impiden la unión de Mge. Estos resultados han permitido confirmar la información derivada de la estructura tridimensional obtenida.

Los resultados permiten entender las bases moleculares de la unión de Mge con las células humanas. “Por un lado, hemos conseguido información clave sobre el proceso de colonización, es decir, la toma de contacto del patógeno con las células del huésped. Por otro, esto nos permite desarrollar fármacos alternativos a los antibióticos capaces de bloquear la adhesión de Mge a las células, como moléculas que mimeticen los receptores celulares, o que estimulen la formación de anticuerpos que inhiban la función de las adhesinas”, explica Óscar Quijada, investigador del IBB.

La investigación ha propiciado la solicitud de una patente internacional y se ha iniciado una colaboración con el servicio y el grupo de investigación en microbiología del Campus Vall d’Hebron con el objetivo de luchar contra la aparición de resistencias.

La resistencia a antibióticos

Actualmente, las infecciones de Mge son tan frecuentes como las de gonorrea, una de las infecciones de transmisión sexual más conocidas. Además, Mge se está convirtiendo en una superbacteria resistente a todos los antibióticos disponibles actualmente, hecho que pronto nos dejará sin alternativas terapéuticas. Entender el mecanismo que permite la infección puede ayudar a definir nuevos tratamientos para combatirla.

La resistencia a antibióticos es un problema cada vez más prevalente. Mediante cambios genéticos, muchas bacterias han desarrollado la capacidad de resistir a los antibióticos y continuar reproduciéndose. A pesar de que es un proceso natural, el mal uso y el abuso de estos medicamentos está acelerando el proceso.

Dado que Mge está desarrollando resistencia a todos los antibióticos disponibles, hallar una estrategia terapéutica alternativa es especialmente relevante. Los resultados obtenidos son esenciales para el diseño de nuevos fármacos, puesto que permiten definir la adhesión a escala molecular.


Imágenes de microscopia electrónica de transmisión, en las que se observa la bacteria Mycoplasma genitalium (Mge) adherida a la superficie de una célula humana (imágenes superiores) y penetrando en el interior (imágenes inferiores). La imagen ha sido editada para facilitar la identificación del micoplasma (coloreado en azul).
 
Arículo: David Aparicio, Sergi Torres-Puig, Mercè Ratera, Enrique Querol, Jaume Piñol, Oscar Q. Pich, and Ignacio Fita. Mycoplasma genitalium adhesin P110 binds sialic-acid human receptors. Nature Communications DOI 10.1038 / s41467-018-06963-i