El hallazgo, publicado en la revista Nature Communications, contribuirá al desarrollo y diseño de enzimas con especificidades de interés biotecnológico
La composición y fisiología de la microbiota intestinal humana juega un papel central en la regulación del metabolismo de nutrientes, la inducción de la respuesta inmune y la protección contra la colonización de patógenos
(Bilbao, 25 de febrero de 2020). Investigadores del CIC bioGUNE -miembro del Basque Research & Technology Alliance, BRTA- han descrifrado el mecanismo molecular de reconocimiento y especificidad de EndoBT-3987, una enzima clave de Bacteroides thetaiotaomicron, especie muy abundante en la microbiota intestinal humana.
La investigación, publicada en la revista Nature Communications, contribuirá al desarrollo y diseño de enzimas de interés biotecnológico. El trabajo forma parte de una colaboración sólida y sostenida llevada a cabo durante los últimos tres años entre grupos de investigación de CIC bioGUNE y las Universidades de Emory y Maryland (EEUU).
La composición y fisiología de la microbiota intestinal humana juega un papel central en la regulación del metabolismo de nutrientes, así como en la inducción de la respuesta inmune y en la protección contra la colonización de patógenos.
Un factor importante que influye en el equilibrio de las especies bacterianas que residen en el intestino es la afluencia de carbohidratos, principalmente a través de la dieta y de las secreciones de la mucosa del huésped. El procesamiento de polisacáridos, estructuras de carbohidratos presentes en el intestino humano, requiere de una amplia variedad de enzimas capaces de degradarlos en sus componentes primarios para que puedan ser absorbidos y ser utilizados como fuente de energía. Las enzimas intestinales humanas son capaces de degradar un conjunto pequeño de polisacáridos. Sin embargo, el resto de los polisacáridos son procesados gracias a las maquinarias enzimáticas de los microorganismos que residen de manera simbiótica en el intestino.
La “Bacteroides thetaiotaomicron, una especie bacteriana muy abundante en la microbiota intestinal humana, dispone de una serie de sistemas enzimáticos altamente especializados, que le permite orquestar la degradación de un polisacárido específico. La enzima EndoBT-3987 inicia la degradación de polisacáridos unidos a proteínas (N-glicanos). Este enzima, que reconoce y procesa los N-glicanos que tienen un alto contenido en manosas, sin embargo, no es capaz de actuar sobre otro tipo de polisacáridos. La existencia de estas enzimas tan especializadas, capaces de procesar polisacáridos que no son abundantes en la dieta, ofrece una ventaja adaptativa a la bacteria de manera que puede crecer de forma más eficiente que sus competidoras. “No se conocía el mecanismo de reconocimiento mediante el cual dicha enzima procesa específicamente los N-glicanos de alto contenido en manosa, y no es capaz de procesar otros tipos de polisacáridos”, señala Marcelo Guerin, Profesor de Investigación Ikerbasque y líder del laboratorio de Glicobiología Estructural en CIC bioGUNE.
“En el trabajo que hemos publicado en Nature Communications, proporcionamos distintas instantáneas de la estructura de EndoBT-3987 a lo largo de su ciclo catalítico, incluidas las formas en ausencia de ligando, en el complejo con el sustrato y con el producto de la reacción. En combinación con experimentos de mutagénesis dirigida y mediciones de actividad enzimática hemos revelado el mecanismo de reconocimiento y especificidad de EndoBT-3987 a nivel atómico”, explica Marcelo Guerin.
Este mecanismo de reconocimiento de sustrato, que era desconocido, es compartido por otros miembros de un grupo importante de enzimas, la familia GH18, que incluye la EndoH, enzima comercial que se ha utilizado ampliamente para el análisis de glicanos durante los últimos 50 años.
Sobre CIC bioGUNE
El Centro de Investigación bioGUNE, con sede en el Parque Científico Tecnológico de Bizkaia, es una organización de investigación biomédica que desarrolla investigación de vanguardia en la interfaz entre la biología estructural, molecular y celular, con especial atención en el estudio de las bases moleculares de la enfermedad, para ser utilizada en el desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico y terapias avanzadas. CIC bioGUNE está reconocido como “Centro de Excelencia Severo Ochoa”, el mayor reconocimiento de centros de excelencia en España.
Sobre BRTA
BRTA es una alianza formada por 4 centros de investigación colaborativa (CIC bioGUNE, CIC nanoGUNE, CIC biomaGUNE y CIC energiGUNE) y 12 centros tecnológicos (Azterlan, Azti, Ceit, Cidetec, Gaiker, Ideko, Ikerlan, Lortek, Neiker, Tecnalia, Tekniker y Vicometch) que tienen el objetivo de desarrollar soluciones tecnológicas avanzadas para el tejido empresarial vasco.
Con el apoyo del Gobierno Vasco, el Grupo SPRI y las Diputaciones forales de los tres territorios, la alianza busca impulsar la colaboración entre los centros que la integran, reforzar las condiciones para generar y transmitir conocimiento a las empresas con la intención de contribuir a su competitividad y proyectar la capacidad científico-tecnológica vasca en el exterior.
BRTA cuenta con una plantilla de 3.500 profesionales, ejecuta el 22% de la inversión en I+D de Euskadi, registra una facturación anual superior a los 300 millones de euros y genera 100 patentes europeas e internacionales al año.
Publicado por Juan Carlos Santamaría
Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
