noticias


Nuevo mecanismo para inhibir la infección de Escherichia coli enteropatógena

Una reciente investigación realizada por un grupo de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) revela el papel inhibitorio de una familia de proteínas denominadas adaptadores Crk, en la formación de pedestales por la bacteria causante de diarreas Escherichia coli enteropatógena (EPEC). Este descubrimiento permitirá mejorar el tratamiento y reducir la mortalidad infantil debida a infecciones causadas por esta bacteria.

FUENTE | UCM - mi+d 31/03/2014
 
Comenarios Enviar a alguien Imprimir
Imprimir en blanco y negro
Compartir noticia

Delicious  Digg  Yahoo meneame

La diarrea es una de las causas más frecuentes de absentismo laboral en los países desarrollados, siendo además la segunda causa en importancia de mortalidad infantil en todo el mundo. Se ha calculado que globalmente en el año 2010 se produjeron 1.731 billones de episodios de diarrea, de los cuales 36 millones fueron graves en niños menores de 5 años(1). La diarrea es responsable de la muerte de aproximadamente un millón niños menores de 5 años al año en países menos desarrollados(2. Precisamente uno de los objetivos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) es erradicar las diarreas infecciosas para el año 2025(2).

La bacteria Escherichia coli es el microorganismo comensal más abundante de la flora intestinal normal del ser humano. Sin embargo, algunos tipos patógenos de E. coli son uno de los agentes más importantes causantes de diarreas (según la Organización Mundial de la Salud, OMS). EPEC es una bacteria patógena trasmitida por aguas fecales y alimentos contaminados, que causa diarrea. Se adhiere a las células del epitelio intestinal y provoca la desaparición de las microvellosidades intestinales, alterando la permeabilidad de las mismas y originando la pérdida de líquidos. En el lugar donde la bacteria queda adherida, EPEC induce la formación de unos pequeños promontorios denominados pedestales.

El pedestal es una estructura rica en actina que se forma en los sitios de adhesión de EPEC a las células del epitelio intestinal, quedando la bacteria pegada en la parte exterior de la célula. Desde esta posición EPEC altera a la célula dañándola. La formación de los pedestales requiere la inyección del efector bacteriano Tir (del inglés translocated intimin receptor) al interior de la célula eucariota. Una vez en el interior de la célula, Tir es fosforilado por las proteínas quinasas celulares, lo que permite su interacción con la proteína adaptadora Nck. Nck recluta a la proteína N-WASP (del inglés neural Wiskott-Aldrich syndrome protein) y la activa, promoviéndose así la polimerización de actina y la formación del pedestal. En este estudio se describe por primera vez la interacción de los adaptadores Crk con Tir: dicha interacción evita que Tir se una a Nck, inhibiendo así la formación de pedestales.

Figura 1. Estructura de las proteínas adaptadoras Crk. Las isoformas CrkII y CrkL están compuestas por un dominio SH2 seguido de dos dominios SH3, sin embargo la isoforma CrkI carece de un dominio SH3. Se muestran los residuos de tirosina que son fosforilados

La familia de adaptadores Crk comprende tres formas muy parecidas entre sí o isoformas: CrkI y CrkII, codificados en el mismo gen, y CrkL (Crk-like) codificado en un gen diferente. Las proteínas Crk tienen distintos motivos de unión a otras proteínas, dominios SH2 y SH3 (véase la figura 1). Las proteínas CrkII y CrkL están reguladas por fosforilación de un residuo de tirosina, evento que permite la interacción del dominio SH2 con la fosfotirosina.

Desde su descubrimiento en 1992, las proteínas Crk se han implicado en la progresión de cáncer, pues contribuyen a los procesos de formación de metástasis. En concreto CrkL está implicada en la leucemia crónica mieloide, observándose un aumento de la fosforilación de CrkL en las células de pacientes con dicha leucemia. Además, los adaptadores Crk son una diana de patógenos como la bacteria Helicobacter pylori. Por lo tanto, el estudio de la función y regulación de estas proteínas es relevante para comprender importantes enfermedades humanas(3).

A pesar de conocerse la formación de los pedestales en la infección por EPEC desde hace más de dos décadas, la función biológica de estas estructuras sigue sin estar clara. Algunas hipótesis afirman que el pedestal contribuye a la adhesión de la bacteria a la célula, o que constituye un mecanismo para evadir la respuesta inmune manteniéndose en la parte exterior de la célula hospedadora.

En las primeras fases de la adhesión de EPEC a la célula, la bacteria usa un sistema especializado que actúa como una jeringa para inyectar sus propias proteínas en el interior de la célula, denominadas efectores, que actuarán en conjunto con las propias proteínas celulares para promover la infección.

Uno de los efectores conocidos más importantes para la patogénesis de EPEC es Tir, que una vez en el interior celular se inserta en la membrana celular y actúa como receptor de una proteína de la superficie bacteriana denominada intimina. Esta interacción permite la adhesión fuerte de la bacteria a la célula y desencadena una cascada de señalización que permite el reclutamiento de la proteína adaptadora Nck, que activa N-WASP, el cual, junto al complejo Arp2/3, media la polimerización de actina, culminando en la formación del pedestal(4).

En esta investigación se ha descubierto que la eliminación de todas las isoformas de la proteína adaptadora Crk conlleva un aumento de pedestales formados en la célula. Encontrar este resultado supuso más de un año de trabajo experimental, pues, como ahora se sabe, las distintas isoformas actúan de manera compensatoria: es decir, al eliminar una, la otra sustituye su función en el proceso. Asimismo, eliminar todas las isoformas es técnicamente complicado, por lo que se tuvo que recurrir al uso de células procedentes de ratones en los que se había eliminado una de las isoforma (ratones knock-down de CrkI/II y de CrkL), e inhibir la restante.

El siguiente reto fue establecer la razón de de este sorprendente hallazgo inicial. ¿Por qué al eliminar los adaptadores Crk se encontró un aumento de bacterias adheridas con sus respectivos pedestales? En respuesta a esta pregunta se ha demostrado que Crk interacciona con el efector bacteriano Tir a través de la misma tirosina fosforilada que une la proteína Nck, compitiendo así con esta última e inhibiendo la polimerización de actina. De esta manera, se ha establecido un papel inhibitorio para las proteínas Crk en la formación del pedestal. Además, se ha demostrado que la infección de EPEC induce la fosforilación inhibitoria de Crk, evitando así la interacción entre Crk y Tir, y favoreciendo la formación de pedestales a través de Nck (véase la figura 2).

Figura 2. Modelo del mecanismo de acción de Crk en la formación de pedestales por EPEC. Los adaptadores Crk inhiben la formación de pedestales compitiendo con la proteína Nck por la unión a la proteína bacterina Tir. En la parte de la derecha la inhibición de las proteínas Crk por fosforilación o la eliminación de dichas proteínas, hace que Tir se encuentra más libre para interaccionan con Nck, lo cual promueve la formación de pedestales.

Este trabajo abre nuevas líneas de investigación en el análisis de la función de los adaptadores Crk en muchas otras rutas de polimerización de actina, así como en la infección de otros patógenos.

Este estudio se integra en la línea de investigación del grupo especializado en el estudio del citoesqueleto celular y su transducción de señales, dirigido por Narcisa Martínez Quiles (Departamento de Microbiología, sección de Inmunología de la Facultad de Medicina), sus resultados forman parte de la tesis doctoral de Elvira Nieto Pelegrín, y se ha publicado recientemente en la revista Plos Pathogens(5).

Este descubrimiento podría tener una aplicación práctica, demostrando el posible uso de las proteínas Crk como diana terapéutica en infecciones por la bacteria EPEC, lo que permitiría mejorar el tratamiento y reducir la mortalidad infantil debida a infecciones causadas por esta bacteria.



Referencias:
1) Global burden of childhood pneumonia and diarrhoea. Walker CL, Rudan I, Liu L, Nair H, Theodoratou E, Bhutta ZA, O'Brien KL,Campbell H, Black RE. Lancet. 2013 Apr 20; 381(9875):1405-16.

2) Ending Preventable Child Deaths from Pneumonia and Diarrhoea by 2025. The integrated Global Action Plan for Pneumonia and Diarrhoea (GAPPD). World Health Organization/The United Nations Children’s Fund (UNICEF) 2013. ISBN 978 92 4 150523 9.

3) Roles for crk in cancer metastasis and invasion. Tsuda M, Tanaka S. Genes Cancer. 2012 May; 3(5-6):334-40. doi: 10.1177/1947601912458687.

4) Actin cytoskeleton manipulation by effector proteins secreted by diarrheagenic Escherichia coli pathotypes. Navarro-Garcia F, Serapio-Palacios A, Ugalde-Silva P, Tapia-Pastrana G,Chavez-Dueñas L. Biomed Res Int. 2013;2013:374395.

5) Crk adaptors negatively regulate actin polymerization in pedestals formed by enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) by binding to Tir effector. Elvira Nieto-Pelegrin, Eugenia Meiler, José Manuel Martín-Villa, María Benito-León and Narcisa Martinez-Quiles. Plos Pathogens DOI: 10.1371/journal.ppat.1004022.


Autor:   Elvira Nieto Pelegrín y Narcisa Martínez Quiles



   Enlaces de interés
Blog madri+d: Bio (Ciencia+Tecnología)


   Noticias relacionadas
Los microorganismos contraatacan
Mayor resistencia a los antibióticos en bacterias a bordo de naves espaciales



Añada un comentario a esta noticia


Los comentarios de esta noticia han sido cerrados.


 




Texto a buscar:
Tema:
Desde:
Hasta:


 


Nube de tags


Ayudas Fundación BBVA a Proyectos de Investigación Ayudas Fundación BBVA a Proyectos de Investigación

Convocatorias Nacionales - Ayudas

CoderDojo. Taller de programación para niños y jóvenes CoderDojo. Taller de programación para niños y jóvenes

Medialab-Prado








sonda1@madrimasd.org sonda2@madrimasd.org