MADRID, 14 Abr. (EUROPA PRESS) -
La 'Porphyromonas gingivalis' es un importante patógeno bacteriano que provoca la periodontitis o enfermedad de las encías. También se la ha relacionado con la artritis reumatoide, la enfermedad cardiovascular, el cáncer de páncreas e incluso la enfermedad de Alzheimer.
La periodontitis es una enfermedad inflamatoria oral en respuesta a las biopelículas, una placa bacteriana que se acumula en superficies los dientes. Las biopelículas se crean principalmente por células bacterianas que se unen al huésped y entre sí, por filamentos pegajosos parecidos a pelos llamados pili. En casos graves, la periodontitis puede provocar el desgaste de las encías y pérdida de dientes.
Un equipo de investigadores de la Unidad de Microscopía Crioelectrónica Molecular de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), junto con los grupos del profesor Koji Nakayama, en la Universidad de Nagasaki, y el profesor Katsumi Imada en la Universidad de Osaka, han revelado la estructura de estos pili adhesivos y arrojar luz sobre cómo se ensamblan. Su investigación, publicada en la revista 'Nature Microbiology', ha proporcionado nuevos conocimientos sobre la bacteriología y es un paso crucial para combatir las enfermedades con las que esta bacteria está asociada.
"Los pili son vitales tanto para la supervivencia de la bacteria como para la creación de las biopelículas --explica el doctor Satoshi Shibata, primer autor y científico del personal en la Unidad de OIST, dirigida por el profesor asociado Matthias Wolf--. Al observar de cerca estos pili, nuestra investigación ha proporcionado información sobre cómo podemos evitar que se formen biopelículas".
'P. gingivalis' es un miembro de la clase 'Bacteroidia'. Investigaciones anteriores, dirigidas por el profesor Nakayama y sus colegas de la Universidad de Nagasaki, encontraron que la mayoría de las bacterias de esta clase tienen pili tipo V únicos. Sin embargo, hasta ahora, la estructura y el proceso de ensamblaje de estos pili eran desconocidos.
"Además de los patógenos periodontales, los pili de tipo V se observan en las principales bacterias del colon, como las especies de Bacteroides y Prevotella, y sus pili de tipo V pueden contribuir a la formación de microbiota de colon", añade el profesor Nakayama.
Los pili mismos están formados por unidades de proteínas más pequeñas, llamadas pilinas. En el caso de 'P. gingivalis pili', la mayoría de estos son pilinas FimA.
"En base a los hallazgos de experimentos anteriores del grupo Nakayama, teorizamos que estas pilinas se ensamblaron por medio de un mecanismo de intercambio de hebras mediado por proteasas --explica el doctor Shibata--. Entonces, nuestro siguiente experimento examinó de cerca los pili completamente ensamblados utilizando microscopía crioelectrónica".
El profesor asociado Mikio Shoji, del grupo Nakayama, y el doctor Shibata prepararon una versión genéticamente modificada de las pilinas FimA, que se ensamblaron con éxito en pilis, después de que se agregó una proteasa, una proteína que corta otras proteínas.
"Cuando agregamos la proteasa, las pilinas comenzaron a ensamblarse en pili alargados como vagones que se conectan para formar un tren. Esto sucedió porque la proteasa cortó un bucle de retención y liberó una cadena de proteínas, conocida como cadena de donantes, que activó el ensamblaje para comenzar", explica el profesor Wolf. Una vez liberado, el hilo donante salió de la pilina y se insertó en un surco de pilinas vecinas, conectando así las dos pilinas.
Finalmente, en un esfuerzo de equipo combinado, los tres grupos observaron más de cerca la composición de aminoácidos al final de la cadena de donantes y descubrieron que desempeñaba un papel fundamental en el mecanismo de ensamblaje. Utilizando bioquímica, cristalografía y crio-EM, mutaron la proteína, lo que evitó que se formaran los pili y, por lo tanto, demostraron cómo estos aminoácidos clave contribuyen a la polimerización de la pilina.
En última instancia, esta investigación es un paso hacia nuevos medicamentos antibacterianos, no solo para las enfermedades causadas por 'P. gingivalis', sino también para aquellas causadas por cualquier bacteria que contenga pili Tipo V.
"Ahora estamos tratando de crear un inhibidor que impida el ensamblaje de los pili --avanza el doctor Shibata--. Esta estructura sirve como objetivo para crear nuevos medicamentos, que se necesitan desesperadamente para contrarrestar el aumento de la resistencia a los antibióticos. Encontrar nuevos compuestos antimicrobianos es una ventaja fundamental en la lucha contra estos patógenos".
