INVESTIGACIÓN Y TRANSFERENCIA
Descubierta la estructura y el mecanismo de acción de la mucinasa AM0627 presente en el intestino humano, implicada en la renovación de la mucosa intestinal
Se publican en la revista Nature Communications los resultados del trabajo realizado en la Universidad de Zaragoza mediante la utilización de técnicas bioquímicas, biofísicas y computacionales
El grupo de Ramón Hurtado-Guerrero, investigador ARAID en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos, e investigador visitante de la Universidad de Copenhague, ha conseguido obtener la estructura tridimensional y el mecanismo de acción de la proteína AM0627, proveniente del organismo simbionte Akkermansia muciniphila presente en el intestino que ayuda a la correcta regeneración de las mucosas
El grupo de Ramón Hurtado-Guerrero, investigador ARAID en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos, e investigador visitante de la Universidad de Copenhague, ha conseguido obtener la estructura tridimensional y el mecanismo de acción de la proteína AM0627, proveniente del organismo simbionte Akkermansia muciniphila presente en el intestino que ayuda a la correcta regeneración de las mucosas
La revista Nature Communications publica la comparativa de la estructura y el mecanismo de corte de O-glicanos por mucinasas de diferentes microorganismos presentes en humanos. El equipo científico responsable del descubrimiento forma parte de la Universidad de Zaragoza y para lograrlo se han basado en el uso de técnicas bioquímicas, biofísicas y computacionales.
El grupo de investigación, liderado por Ramón Hurtado-Guerrero, investigador ARAID en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI-Unizar), ha conseguido obtener la estructura tridimensional y el mecanismo de acción de esta proteína, cuya presencia ayuda a la regeneración y al correcto funcionamiento de las mucosas como primera barrera de defensa frente a otros microorganismos.
Para que las células y organismos desempeñen todas sus funciones correctamente necesitan proteínas, que son moléculas fundamentales implicadas en la gran mayoría de procesos biológicos y fisiológicos.
Estas proteínas están compuestas de aminoácidos que determinan su función y estructura, y a su vez pueden necesitar de la unión de azucares mediante un proceso adicional llamado glicosilación, una modificación que ayuda a la proteína a realizar su función de manera correcta.
Dentro de las proteínas O-glicosiladas se encuentra un grupo de proteínas conocido como mucinas que están presentes en todas nuestras mucosas y nos ayudan entre otros como primera barrera frente a organismos externos.
La mayoría de bacterias que viven en el intestino son capaces de alimentarse de fibra y almidón, mientras un pequeño conjunto puede digerir también los azúcares y mucinas del huésped. Para hacerlo necesitan mucinasas, proteínas que actúan como “tijeras moleculares” que cortan las mucinas de una manera específica para que puedan ser correctamente procesadas. Es el caso de AM0627, una mucinasa del organismo simbionte Akkermansia muciniphila.
Estas mucinasas son importantes para la regeneración de la mucosa, pero también son utilizadas por organismos patógenos para ayudarles a superar esa primera defensa y llegar hasta el epitelio subyacente.
La degradación de las mucinas por mucinasas bacterianas todavía es un campo por explorar, por ello entender su mecanismo, estructura y preferencias de sustrato tiene una gran importancia.
El investigador predoctoral Víctor Taleb Seral, bajo la supervisión del doctor Ramón Hurtado-Guerrero, investigador ARAID en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de Zaragoza e investigador visitante en la Universidad de Copenhague, en colaboración con diferentes grupos nacionales (Carme Rovira de la Universidad de Barcelona y Francisco Corzana de la Universidad de La Rioja) e internacionales (Henrik Clausen de la Universidad de Copenhague y Rafael Junqueira Borges de la Universidad Estatal Paulista de Brasil), mediante el uso de técnicas bioquímicas, biofísicas y computacionales han identificado la estructura tridimensional y el mecanismo de acción de la mucinasa AM0627.
En concreto, en un estudio publicado el 26 de Julio en la revista Nature Communications, estos investigadores han presentado la estructura de esta proteína junto con un glicopéptido y el mecanismo de AM0627, por el cual reconoce dos aminoácidos contiguos O-glicosilados preferentemente cuando contienen dos azucares (GalNAc-Galactosa) frente a cuando contienen un solo azúcar (GalNAc).
Han demostrado que el primer GalNAc es esencial para que esta proteína pueda llevar a cabo su función y que esta proteína reconoce tanto a los aminoácidos como a los azucares del O-glicano que va a cortar.
También se ha demostrado mediante un estudio comparativo de la estructura que las mismas características están conservadas entre mucinasas con mecanismos similares como es el caso de la mucinasa BT4244 de Bacteroides thetaiotaomicron.
Este trabajo muestra como las mucinasas de organismos presentes en nuestra microbiota son capaces de adaptarse a la gran diversidad de O-glicosilación presente en las mucinas.
Víctor Taleb, Qinghua Liao, Yoshiki Narimatsu, Ana García-García, Ismael Compañón, Rafael Junqueira Borges, Andrés Manuel González-Ramírez, Francisco Corzana, Henrik Clausen,Carme Rovira and Ramon Hurtado-Guerrero*. Structural and mechanistic insights into the cleavage of clustered O-glycan patches containing glycoproteins by mucinases of the human gut. Nature Communications, 2022 (https://www.nature.com/articles/s41467-022-32021-9). DOI : 10.1038/s41467-022-32021-9
*Corresponding author.
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