El equipo del Instituto de Biocomputación ha identificado la estructura de una proteína clave que permite a bacterias como la E. coli comunicarse con nuestro organismo
Un equipo de investigación internacional, co-liderado por el doctor Ramón Hurtado-Guerrero, investigador ARAID del Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza, y el doctor Yoshiki Narimatsu, de la Universidad de Copenhague, han resuelto la estructura y el mecanismo de una pieza clave que utilizan ciertas bacterias para interactuar con nuestro cuerpo. Se trata de X409, un módulo de una proteína de la peligrosa bacteria Escherichia coli EHEC.
El estudio, publicado en la revista ‘Nature Communications’, revela cómo esta proteína bacteriana se une de forma selectiva a zonas muy específicas de las mucinas humanas.
Las mucinas son las proteínas que forman el moco, esa capa protectora y resbaladiza que recubre superficies de nuestro cuerpo como el intestino o las vías respiratorias. Estas proteínas están masivamente decoradas con azúcares (glicanos) y actúan como una primera línea de defensa: atrapan microbios, los alimentan si son beneficiosos o los expulsan si son dañinos. Entender cómo las bacterias interactúan con las mucinas es fundamental para comprender la salud y la enfermedad.
¿Qué es exactamente X409?
X409 es un pequeño «módulo de anclaje» que forma parte de una enzima más grande (la mucinasa StcE) que la bacteria E. coli EHEC secreta para atacar nuestras defensas. La función de esta enzima es degradar las mucinas para abrirse paso durante una infección intestinal.
El equipo ha demostrado que X409 tiene una afinidad sorprendente por estas regiones muy densas en azúcares, sin importarle si los azúcares están intactos (como en una persona sana) o más cortos (como ocurre en ciertas enfermedades como el cáncer o durante el ataque de otras bacterias). Esta versatilidad lo convierte en una herramienta biotecnológica muy potente.
El descubrimiento
Mediante técnicas avanzadas que permiten obtener «fotografías» en 3D de las moléculas (como la cristalografía de rayos X y la resonancia magnética nuclear), el equipo ha descubierto los secretos de este anclaje.
En primer lugar, reconoce un patrón, no un azúcar aislado: X409 no se une a cualquier azúcar. Busca un «código» o patrón muy específico en la mucina: una secuencia de cuatro aminoácidos (Serina-Treonina-Treonina-Treonina/Serina o STTT/S) que deben estar juntos y decorados con sus respectivos azúcares. Esta combinación crea lo que los científicos denominan un «parche de sacáridos agrupados», que funciona como una pista de aterrizaje para la proteína.
En segundo lugar, la flexibilidad: El estudio revela que la presencia de una Serina al inicio de la secuencia es crucial. Este aminoácido otorga la flexibilidad necesaria para que el «parche» de azúcares adopte la forma tridimensional exacta que X409 puede reconocer.
Y, en tercer lugar, un anclaje inteligente y persistente: La proteína se une con más fuerza si los azúcares de la mucina están intactos y completos. Sin embargo, si otras bacterias empiezan a «comerse» las partes externas de esos azúcares, X409 sigue adherido porque su anclaje principal depende de la estructura interna del parche. Esto le da a la bacteria una enorme ventaja para permanecer en la mucosa.
Este trabajo es un paso fundamental en la comprensión de la interacción entre microbios y huésped. Por un lado, abre la puerta al diseño de nuevos fármacos: Al conocer en detalle este mecanismo de anclaje, se podrían diseñar moléculas que lo bloqueen, impidiendo que bacterias patógenas se fijen a nuestras mucosas.
Por otro, proporciona una nueva herramienta de diagnóstico. La proteína X409 puede usarse como una sonda molecular para detectar y visualizar estas zonas densas en azúcares, que a menudo cambian en enfermedades como el cáncer o la inflamación intestinal. Por último, permite desarrollar biosensores y terapias dirigidas; se podría usar X409 para dirigir fármacos específicamente a zonas ricas en mucinas, como el epitelio intestinal o pulmonar.
Este trabajo sienta las bases para el desarrollo de nuevas herramientas biotecnológicas centradas en las mucinas, un componente clave de nuestra barrera protectora frente a patógenos, es fruto de una gran colaboración internacional.
