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Descifrado un mecanismo clave en la virulencia de las infecciones fúngicas

Las investigadoras Sílvia Atrian y Anna Espart, del Departamento de Genética y del Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB).

Las investigadoras Sílvia Atrian y Anna Espart, del Departamento de Genética y del Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB).

El trabajo revela que las metalotioneínas, unas proteínas capaces de capturar iones metálicos, son un factor clave para la virulencia del hongo <i>Cryptococcus neoformans</i>.

El trabajo revela que las metalotioneínas, unas proteínas capaces de capturar iones metálicos, son un factor clave para la virulencia del hongo Cryptococcus neoformans.

Las MT más pequeñas conocidas hasta ahora, e inducidas también por el cobre, son las de los hongos <i> Neurospora crassa</i> i <i>Agaricus bisporus</i>, que son hongos de referencia en estudios de biología molecular.

Las MT más pequeñas conocidas hasta ahora, e inducidas también por el cobre, son las de los hongos Neurospora crassa i Agaricus bisporus, que son hongos de referencia en estudios de biología molecular.

19/03/2013

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Las metalotioneínas, unas proteínas capaces de capturar iones metálicos, son un factor clave para la virulencia del hongo Cryptococcus neoformans, un patógeno que causa graves infecciones en personas con la inmunidad alterada (enfermos de sida, receptores de trasplantes, etc.). Esta es una de las conclusiones principales de un estudio publicado en la revista Cell, Host & Microbe, en el que han participado las investigadoras Sílvia Atrian y Anna Espart, del Departamento de Genética y del Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB), adscritos al campus de excelencia internacional BKC.
 

Proteínas que enlazan iones metálicos

Descubiertas en 1957 por los expertos Marghoses y Vallee, las metalotioneínas (MT) son unas proteínas de bajo peso molecular que contienen muchos residuos del aminoácido cisteína. Gracias a esta estructura, pueden enlazar iones metálicos y actuar como agentes quelantes —compuestos que capturan metales— para captar y distribuir metales de interés biológico (cobre, zinc, cadmio, mercurio, entre otros). Las MT son proteínas muy heterogéneas y polimórficas, y se encuentran en todo tipo de organismos (procariotas, hongos, vegetales, vertebrados, etc.), donde facilitan el proceso de destoxificación o eliminación de metales tóxicos y ayudan a modular la respuesta fisiológica del organismo ante la carencia o el exceso de metales.

La lucha contra un hongo oportunista

El cobre es un metal que actúa como agente antimicrobiano contra algunos patógenos. Captar y eliminar el exceso de cobre del entorno le supone al patógeno, por tanto, un paso decisivo para el progreso de la infección.

En investigaciones previas se habían identificado unas proteínas producidas por el hongo C. neoformans en respuesta a niveles elevados de cobre. «Por primera vez, el nuevo trabajo constata que estas proteínas son metalotioneínas, y que son factores críticos para la colonización y la virulencia del patógeno», explica la catedrática Sílvia Atrian, jefa del Grupo de Investigación Consolidado de Metaloproteínas, Metalómica y Redes de Respuesta a Metales (METMET), integrado por expertos de la UB y la UAB y reconocido por la Generalitat de Cataluña. En el estudio, liderado por Dennis J. Thiele (Universidad de Duke, EE. UU.), también participan los expertos en química bioinorgánica Jordi Espín y Òscar Palacios, del grupo colaborador encabezado por Mercè Capdevila (UAB), que también son miembros del grupo de investigación METMET.
 

Repeticiones en tándem: una estrategia evolutiva con éxito

Las MT más pequeñas conocidas hasta ahora, e inducidas también por el cobre, son las de los hongos Neurospora crassa y Agaricus bisporus, que son hongos de referencia en estudios de biología molecular. Según los expertos, uno de los resultados más sorprendentes ha sido descubrir que las secuencias de las MT del C. neoformans se originan por repeticiones en tándem de una unidad original muy parecida a la del Neurospora y el Agaricus, que tiene capacidad para enlazar seis átomos de cobre.

«En otros hongos patógenos también se han identificado MT con una estructura modular similar a las del Cryptococcus», destaca la catedrática Atrian. «Todo apunta a que a lo largo de la evolución —continua— la amplificación de secuencias por repeticiones internas en tándem ha permitido a los patógenos desarrollar MT mucho más eficientes para poder captar y eliminar más iones de cobre. No se trata, pues, de una característica puntual; sino de una estrategia evolutiva de algunos agentes patógenos para poder infectar con éxito diferentes huéspedes, desde vegetales hasta personas». La experta asegura que esta estrategia evolutiva es diferente de la que han tenido las MT en la mayoría de organismos pluricelulares, «que se basa en hacer diferentes copias de un mismo gen para poder sintetizar proteínas especializadas con funciones biológicas diferenciadas». Es el caso, por ejemplo, de los mamíferos, donde hay cuatro isoformas de metalotioneína (MT1, MT2, MT3 y MT4).

Según la nueva investigación, llevada a cabo con ratones de laboratorio, cuando las MT están modificadas y no pueden unir metales, el patógeno es incapaz de infectar al huésped. «Desde el punto de vista terapéutico, los resultados del estudio nos indican que todo elemento que interfiera en la síntesis de MT podría llegar a impedir el desarrollo de la infección», detalla la investigadora Anna Espart. Conocer mejor los mecanismos moleculares para inhibir el proceso de síntesis de la proteína e inactivar la virulencia del patógeno puede abrir nuevos horizontes a la investigación internacional sobre nuevas herramientas farmacológicas y terapéuticas contra la criptococcosis.

El Grupo de Investigación Consolidado de Metaloproteínas, Metalómica y Redes de Respuesta a Metales ha desarrollado una destacada actividad en el ámbito de investigación de las metalotioneínas, con líneas de trabajo sobre la relación estructura-función, la evolución y las aplicaciones biotecnológicas de estas proteínas, y la respuesta fisiológica de los organismos ante diferentes situaciones de aportación anómala de metales.

 

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