Nuevos conocimientos estructurales sobre reguladores bacterianos abren vías para el desarrollo de antimicrobianos

Dos estudios independientes han descubierto nuevos detalles estructurales de los reguladores transcripcionales bacterianos, revelando posibles dianas para nuevos fármacos antimicrobianos. Uno identificó un sitio de unión a ligando previamente desconocido en la proteína CcpA de Staphylococcus aureus, mientras que el otro elucidó el mecanismo regulador de NrdR en Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa.

Las ribonucleótido reductasas (RNR) son enzimas fundamentales que convierten ribonucleótidos en desoxirribonucleótidos (dNTPs), los componentes básicos para la síntesis de ADN. En bacterias, el control de RNR está orquestado por NrdR, un regulador transcripcional ausente en eucariotas, lo que lo convierte en una diana selectiva única para estrategias antimicrobianas. Un equipo internacional multidisciplinario del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB-CSIC) elucidó la base estructural y mecanicista de la función de NrdR. NrdR detecta las concentraciones celulares de ATP y dATP y sufre reordenamientos estructurales dependientes de nucleótidos, lo que le permite alternar entre estados competentes para unir ADN y represores. Al cristalizar la proteína NrdR de E. coli y resolver su configuración tridimensional, los investigadores proporcionaron una instantánea molecular de este regulador oligomérico. Técnicas complementarias como la dispersión de luz multiángulo y la microscopía de fuerza atómica corroboraron sus estados de ensamblaje dinámico. Ensayos funcionales con mutaciones puntuales que interrumpen interfaces clave proteína-proteína, ensayos de desplazamiento electroforético y experimentos de transcripción in vitro confirmaron que la unión de ATP y dATP son desencadenantes críticos para las transiciones estructurales. Debido a que NrdR opera exclusivamente en bacterias, dirigirse a él ofrece una estrategia selectiva para alterar la supervivencia bacteriana sin efectos secundarios en las células hospedadoras. Esto podría conducir a nuevos agentes antimicrobianos que subviertan la homeostasis de nucleótidos bacteriana y puedan eludir los mecanismos de resistencia comunes.

Eduard Torrents, investigador principal del grupo de Infecciones Bacterianas: Terapias Antimicrobianas del IBEC, declaró: "Dirigirse a un centro regulador tan central podría debilitar a las bacterias patógenas o ayudar a restaurar su susceptibilidad a los antibióticos existentes, lo que representa una vía prometedora para contrarrestar la creciente resistencia a los antimicrobianos".

En un estudio separado, se investigó la proteína A de control de catabolito (CcpA) de Staphylococcus aureus, un factor de transcripción global que regula centralmente el metabolismo y la virulencia, como diana farmacológica. Los esfuerzos previos para diseñar inhibidores se vieron obstaculizados por su conformación cristalográfica cerrada y la ausencia de cavidades de unión a ligando bien definidas. Los investigadores aplicaron una estrategia de alineación guiada por estructura utilizando un conjunto curado de factores de transcripción cocristalizados como plantillas estructurales. Esta metodología identificó un sitio putativo de unión a ligando en Sa-CcpA que no fue predicho por métodos convencionales de detección de cavidades. El análisis filogenético mostró que los residuos dentro de esta cavidad predicha están conservados en un subconjunto de especies patógenas del orden Bacillales, lo que sugiere una región evolutivamente restringida y funcionalmente relevante. Múltiples simulaciones de dinámica molecular y el acoplamiento de dos inhibidores conocidos de Sa-CcpA respaldaron aún más la estabilidad del sitio. Este enfoque de alineación informado por estructura podría apoyar el diseño racional futuro de inhibidores dirigidos a reguladores transcripcionales.