Descubierto un nuevo mecanismo que ayuda a los patógenos que causan la meningitis y gonorrea a colonizar a los humanos

Un reciente estudio encabezado por Jesús Arenas, profesor de la Universidad de Zaragoza e investigador del Instituto Agroalimentario de Aragón (IA2) -centro mixto del CITA de Aragón y la Universidad de Zaragoza-, detalla el descubrimiento de un nuevo sistema de secreción de toxinas en bacterias causantes de la meningitis y gonorrea en humanos. El reciente estudio, publicado por la prestigiosa revista científica Virulence en su número de diciembre, ha encontrado que Neisseria meningitidis y Neisseria gonorrhoeae, bacterias comúnmente conocidas como meningococo y gonococo, secretan un repertorio de nuevas toxinas que actúan sobre otras bacterias inhibiendo su crecimiento. Un hallazgo que podría permitir en el futuro el desarrollo de vacunas o tratamientos.

 

El meningococo es el primer causante de la meningitis bacteriana, una enfermedad que afecta a millones de personas en el mundo cada año y causa muerte o importantes secuelas. Por otra parte, la gonorrea es una enfermedad de transmisión sexual que causa esterilidad. Solo en 2016 la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha estimado 87 millones de casos al año globalmente. Aunque puede tratarse, esta bacteria está desarrollando rápidamente un gran número de resistencias a distintos antibióticos. Considerando que no existe una vacuna para su prevención, la OMS estima que en el 2050 no habrá tratamiento para esta enfermedad y ha calificado de urgente la búsqueda de nuevas terapias.

 

Varios estudios apuntan a que el conjunto de microorganismos que colonizan las mucosas (flora bacteriana) constituye una barrera de defensa contra posibles bacterias patógenas. Todo indica que estas nuevas toxinas de Neisseria ayudan a eliminar parte de la flora existente, y así estos patógenos pueden colonizar al hospedador rápidamente. Se trata de un mecanismo de competencia entre gérmenes, es decir, las bacterias se pelean para conseguir establecer la infección en los humanos. Ambas especies bacterianas pueden colonizar los humanos durante un largo periodo de tiempo. Se cree, por ejemplo, que N. meningitidis puede sobrevivir hasta dos años en las mucosas de humanos y de ahí se dispersa en la población mediante aerosoles. Así, establecer la infección en humanos es crucial para estos patógenos.

 

En 2015, el grupo del Profesor Jesús Arenas y el grupo del Profesor Xavier Nassif (Francia) descubrieron estas toxinas al mismo tiempo; sin embargo, cómo estas toxinas alcanzan el exterior celular permaneció sin esclarecer. El conocimiento de la secreción de proteínas tóxicas, de gran interés en la comunidad científica, permite entender cómo los patógenos interaccionan con el medio que los rodea y logran evadir las defensas de los humanos, lo que a su vez permite diseñar tratamientos más eficaces contra las infecciones. Por ejemplo, los sistemas de secreción de proteínas se están utilizando para generar plataformas de vacunas en la actualidad y varias vacunas actuales se basan en toxinas.

 

El reciente trabajo que Arenas firma como autor principal describe cómo se secretan estas nuevas toxinas. Para ello, se han utilizado técnicas de ingeniería genética combinadas con técnicas proteómicas e inmunológicas. “Hemos descubierto un nuevo sistema de secreción basado en una proteína muy pequeña, que probablemente actúe sola, y que se agrega en la membrana para formar un poro temporal a través del cual se secreta la toxina”, comenta el investigador.

 

Hasta el momento, la ciencia ha descrito nueve sistemas de secreción en bacterias. Todos ellos son grandes proteínas que actúan conjuntamente para formar complejas maquinarias que permiten que solamente ciertas proteínas atraviesen una membrana semipermeable. Son verdaderas obras de ingeniería. “Esto es completamente diferente”, puntualiza Arenas. ”Se trata de un sistema evolutivamente más moderno y que se ha desarrollado en algunas bacterias para responder a la competencia y que le permitiría a estos patógenos colonizar a los humanos. Ya que estas bacterias solo pueden vivir en los humanos deben ser agresivas para conseguir colonizarlos. Es muy posible que otras bacterias hayan desarrollado estos sistemas y, de hecho, hemos encontrado evidencias de estas toxinas en genomas de otras especies”.

 

Este sistema podría ser útil para generar nuevas alternativas contra estas enfermedades. Si estas bacterias necesitan secretar estas toxinas para poder competir, este podría ser utilizado para generar posibles vacunas o eliminar el patógeno de las mucosas, estrategias que deben ser exploradas en un futuro.

Jesús Arenas, Laura Catón, Tom van den Hoeven, Vincent de Maat, Juan Cruz Herrero, Jan Tommassen.2020. The outer-membrane protein MafA of Neisseria meningitidis constitutes a novel protein secretion pathway specific for the fratricide protein MafB. Virulence Dec; 11(1):1701-1715. DOI: 10.1080/21505594.2020.1851940.