Identifican el mecanismo de división celular del neumococo

Juan A. Hermoso ha identificado el proceso de división celular del neumococo -la bacteria causante de la neumonía y la meningitis-, un hallazgo que abre la puerta al desarrollo de una nueva generación de vacunas y de antibióticos más eficaces.

Cuando hacía la tesis en Madrid purifiqué las subunidades de la TopoIV y la Girasa y Juan A. Hermoso era la persona que se encargó de cristalizarlas. Obtuvo cristales pero no de suficiente calidad para hacer la cristalografía. 

El equipo liderado por Juan A. Hermoso ha resuelto el cristal de la proteína PcsB y con ello se abre la puerta al desarrollo de una nueva generación de vacunas y de antibióticos contra Streptococcus pneumoniae. 

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la neumonía provoca la muerte de dos millones de niños cada año, más defunciones que las causadas por el sida, la malaria y el sarampión juntos.

En España, esta bacteria tiene una gran resistencia a los antibióticos, «ya que entre el 40 y el 50 por ciento de las cepas que hay en nuestro país son capaces de evadir la acción de la penicilina», explica el codirector del estudio e investigador del Departamento de Cristalografía del CSIC, Juan A. Hermoso.

Además, en el resto del mundo, cada vez son más las cepas que resisten la acción de varios antibióticos a la vez.

Este estudio ha permitido descubrir cómo es la estructura tridimensional de la proteína PcsB, que es «esencial» en el proceso de división celular del neumococo.

«El hallazgo es importante porque la clave de la resistencia de las bacterias a los antibióticos estriba en su alta capacidad de reproducción, un mecanismo que desconocíamos hasta ahora», apunta.

Una bacteria se divide para dar lugar a dos células hijas cada veinte minutos (en un día da lugar a 4.700 trillones de bacterias), por tanto, conocer bien los mecanismos de división celular es una parte «crítica» en la lucha contra las infecciones bacterianas.

«Dada la altísima capacidad de reproducción de las bacterias y a sus mecanismos de resistencia a antibióticos, algunos hijos pueden presentar resistencia a los antibióticos, de modo que frente a una infección de 200.000 bacterias, un antibiótico puede eliminar a 199.999 pero si queda una bacteria con capacidad de resistencia a ese antibiótico, gracias a su maquinaria de replicación, en pocas horas habrá generado, nuevamente, millones de bacterias resistentes a los antibióticos», explica Hermoso.

Por eso, de los antibióticos convencionales atacan el proceso de formación la pared bacteriana, una parte esencial para la supervivencia de la bacteria.

Mediante cristalografía de rayos X, los investigadores han descubierto cómo es la estructura y el mecanismo de división celular del neumococo (Streptococcus pneumoniae) y han visto que la proteína PcsB juega un papel determinante en el proceso.

Saber cómo es la PcsB es «algo esencial para desarrollar nuevas vacunas y antibióticos porque al conocer su estructura podemos diseñar moléculas dirigidas directamente contra esta proteína esencial para la reproducción del neumococo y evitar así que prolifere la infección de esta bacteria resistente.

»La cristalografía nos ha permitido ver a detalle atómico cómo son todos los átomos que conforman esta estructura, es decir, que ahora tenemos una información privilegiada de esa proteína«.

Según explica este investigador, la proteína PcsB es la encargada de romper la pared que une a las bacterias «justo en el momento en que la bacteria se ha duplicado y está a punto de separarse en dos».

Para romper esa conexión en el momento preciso, esta proteína tiene dos partes: una llamada «módulo catalítico o máquina de romper la pared», y otra, que como unas pinzas sujetan al módulo para que sólo se active en el momento de dividir la bacteria en dos.

«Es como sujetar la boca del 'comecocos' con unas pinzas y soltarlas cuando queremos que corte y separe las dos bacterias», asegura Hermoso.

Referencia: Sergio G. Bartual, Daniel Straume, Gro Anita Stamsås, Inés G. Muñoz, Carlos Alfonso, Martín Martínez-Ripoll, Leiv Sigve Håvarstein & Juan A. Hermoso. Structural basis of PcsB-mediated cell separation in Streptococcus pneumoniae. Nature Communications (2014). Doi: 10.1038/ncomms4842