Caracterizado el mecanismo de reconocimiento molecular del ácido teicoico de la pared bacteriana por el fago endolisina Ply500

Un estudio de colaboración internacional con la participación del grupo de RMN y Reconocimiento Molecular liderado por el Dr. Javier Cañada en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), ha caracterizado el reconocimiento del ácido teicoico de la pared de Listeria spp. por una endolisina bacteriófaga llamada Ply500. El trabajo, recientemente publicado en la revista Chemical Science, ha revelado el mecanismo a nivel atómico, previamente desconocido, por el cual la endolisina del fago reconoce y se dirige selectivamente al ácido teicoico de la pared de Listeria spp. al interactuar específicamente con las unidades de N-acetilglucosamina singularmente 3´O-acetiladas de la cadena del ácido teicoico.

Las endolisinas son hidrolasas capaces de degradar el peptidoglicano de la pared celular bacteriana que en las últimas décadas han emergido como agentes antimicrobianos extraordinarios en nuestro combate contra las bacterias multirresistentes. Son proteínas modulares y constituyen un campo de juego atractivo para la ingeniería de proteínas, ya que con frecuencia el reconocimiento de la pared bacteriana de un lado y la actividad de escisión del peptidoglicano de otro, se realizan por distintos módulos. Este es el caso de Ply500 que, además del dominio hidrolasa, incluye un dominio de unión a la pared celular (CBD), llamado CBD500, que comprende dos repeticiones pseudosimétricas, de tipo "β-barrel", SH3b que se mantienen estrechamente asociadas mediante el intercambio recíproco de láminas β.

El trabajo ha integrado una amplia variedad de métodos basados tanto en la observación del ​​ ligando como del receptor, que abarcan desde la biología molecular, la calorimetría y la cristalografía hasta la RMN, complementados con el modelado molecular, para abordar el estudio de este desafiante complejo glicopolímero-proteína. Por primera vez, se proporciona evidencia a nivel atómico de que las repeticiones de tipo SH3b de esta endolisina permiten el reconocimiento selectivo de carbohidratos, en lugar de unirse a estructuras derivadas del peptidoglicano, como se observó anteriormente para este tipo de dominios.

Este enfoque multidisciplinar facilita el avance en el conocimiento sobre el reconocimiento de glicopolímeros por endolisinas, así como sobre la diversificación del sitio de unión y plegamiento del dominio SH3b, sugiriendo un modelo adaptable para su regulación de especificidad.

El trabajo, liderado por el Instituto de Alimentación, Nutrición y Salud de la ETH (Zúrich), es fruto de una colaboración internacional donde, además del CIB Margarita Salas, participó el Instituto de Química Física Rocasolano (CSIC), el Centro de Investigación Biomédica en Red-Enfermedades Respiratorias (CIBERES), el Laboratorio de Modelado Biomolecular, EPFL (Suiza), el Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk, Facultad de Ciencias Médicas y de la Salud, Universidad de Copenhague (Dinamarca) y el Centro Sealy de Biología y Biofísica Molecular, Universidad de Texas (Estados Unidos).

Referencia: Structural basis for recognition of bacterial cell wall teichoic acid by pseudo-symmetric SH3b-like repeats of a viral peptidoglycan hydrolase. Yang Shen*, Ioanna Kalograiaki*, Alessio Prunotto, Matthew Dunne, Samy Boulos, Nicholas M. I. Taylor, Eric T. Sumrall, Marcel R. Eugster, Rebecca Martin, Alicia Julian-Rodero, Benjamin Gerber, Petr G. Leiman, Margarita Menendez, Matteo Dal Peraro, Francisco Javier Canada and Martin J. Loessner. (2020) Chemical Science. DOI:10.1039/D0SC04394J

Este artículo forma parte de la colección 2020 Chemical Science HOT Article Collection y se ha categorizado como Edge y Advance Article.