Un equip d'investigadors del l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC), amb seu al Parc Científic de Barcelona, i de l'Institute for Natural Science and Technology de la Universitat d'Osaka, ha aconseguit determinar l'estructura tridimensional de les proteïnes mitjançant les quals Mycoplasma pneumoniae –causant de fins el 40% de les pneumònies primàries atípiques– s'adhereix a les cèl·lules humanes i inicia la infecció. A partir de l'estructura, els investigadors han dissenyat anticossos que neutralitzen i bloquegen l'adhesió del bacteri, dificultant el procés d'infecció.

Mycoplasma pneumoniae és un patogen humà causant de fins el 40% de les pneumònies primàries atípiques, un tipus d’infecció respiratòria que pot derivar en complicacions greus. De fet, s’estima que en el 25% dels casos, els símptomes es poden estendre fora dels pulmons i provocar efectes neurològics, hepàtics o cardíacs. A causa de l’elevada incidència i la gravetat de les infeccions per M. pneumoniae, el desenvolupament d’una vacuna representaria un gran avenç en la lluita contra aquest important patogen respiratori.

Ara, un equip d’investigadors liderat per David Aparicio, de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC, i Makoto Miyata, de l’Institute for Natural Science and Technology de la Universitat d’Osaka, ha aconseguit determinar l’estructura tridimensional de les proteïnes mitjançant les quals M. pneumoniae s’adhereix a les cèl·lules humanes i inicia la infecció. A partir de l’estructura, els investigadors han dissenyat anticossos que neutralitzen i bloquegen l’adhesió del bacteri, dificultant el procés d’infecció.

L’estudi, que es publica ara i que té com a primer autor a David Vizarraga, investigador predoctoral de l’IBMB-CSIC, permetrà el desenvolupament de noves estratègies terapèutiques basades en el bloqueig de l’adhesió i i vacunes contra aquest important patogen humà.

Un mecanisme basat en un complex d’adhesió

El bacteri Mycoplasma pneumoniae s’adhereix a les cèl·lules humanes mitjançant un complex d’adhesió format per les proteïnes P1 i P40/P90.

Encara que, part del mecanisme d’adhesió ja era conegut, no s’havia aconseguit determinar l’estructura de les proteïnes implicades en aquest procés. Se sabia, per exemple, que el bacteri s’adhereix a uns receptors cel·lulars que es coneixen genèricament amb el nom d’àcids siàlics. Aquests receptors són usats per altres patògens importants per unir-se a les cèl·lules, com ara Mycoplasma genitalium o el virus de la grip.

A l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC han obtingut cristalls que contenen les proteïnes P1 i P40/P90 unides a àcids siálics i els han analitzat amb Raigs-X, en la línia Xaloc del Sincrotó ALBA, el que ha permès visualitzar l’estructura tridimensional d’aquestes proteïnes. Això s’ha complementat amb les observacions obtingudes a la Universitat d’Osaka mitjançant Crio-Microscòpia Electrònica.

David Aparicio, investigador de l’IBMB-CSIC, explica: “Hem vist que el lloc d’unió per als àcids siàlics estan en les proteïnes P40/P90 i no en la P1 com es pensava abans”. A més, afegeix, “hem identificat dues parts ben diferenciades en la proteïna P1, una amb una elevada variabilitat genètica i clínica (a la regió N-terminal) i una altra molt més conservada (a l’extrem C-terminal).

“Aquesta informació ens ha servit per dissenyar anticossos que s’uneixin a la part més conservada de la proteïna per tal de bloquejar l’adhesió del bacteri a les cèl·lules humanes”, explica David Vizárraga, investigador predoctoral de l’IBMB-CSIC.

“Assajos amb pacients infectats per Mycoplasma pneumoniae revelen que l’extrem C-terminal de la proteïna P1 genera una resposta immunitària potent i, a llarg termini, característiques que el converteixen en un candidat ideal per al desenvolupament de vacunes”, explica Oscar Quijada, de l’Hospital Universitari Parc Taulí.

D’altra banda, els elements estructurals trobats a les proteïnes P1 i P40/P90 i les dades clíniques obtingudes dels pacients, han estat clau per a la interpretació del mecanisme que permet al patogen eludir el reconeixement del sistema immunitari de l’hoste per donar lloc a infeccions persistents.

► Article de referència: 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

► Més informació: web del IBMB-CSIC [+]