I geni tdfJ varianti sono espressi da un sito ectopico inducibile nel cromosoma gonococcico. Forme wild-type e mutate di tdfJ sono state clonate in un vettore di complementazione progettato per essere inserito in un sito ectopico del cromosoma gonococcico tra i loci aspC e lctP. Questo costrutto contiene un promotore inducibile da IPTG e un forte sito di legame del ribosoma a monte del gene inserito. (A) Schema che dimostra il genotipo finale dei mutanti tdfJ gonococcici. I plasmidi contenenti tdfJ di tipo selvaggio o mutato sono stati utilizzati per trasformare il ceppo di N. gonorrhoeae FA19 con il suo locus nativo tdfJ inattivato da una cassetta omega, risultando in gonococchi che producono solo TdfJ sotto induzione. (B) I mutanti tdfJ gonococcici cresciuti su piastre di agar GCB con (+) e senza (-) 1 mM IPTG sono stati risospesi in PBS. Le sospensioni cellulari sono state standardizzate e utilizzate per preparare lisati cellulari, che sono stati sottoposti a Western blot (WB) per valutare la produzione di TdfJ e il controllo IPTG. Un vero ceppo selvatico, FA19, e il suo mutante isogenico tdfJ sono stati coltivati in condizioni limitate di zinco per fungere da controlli positivi e negativi. Anche la colorazione Ponceau (PS) delle macchie dimostra un carico uguale. ("FA19 WT" si riferisce al vero ceppo selvaggio che esprime tdfJ dal suo locus nativo; "WT" si riferisce al gene tdfJ di tipo selvaggio nel sito ectopico inducibile; e "ΔL3H" si riferisce a un mutante di delezione in tdfJ, che manca di 15 aminoacidi dall'elica 3 del ciclo 3.) La macchia è rappresentativa dei risultati di 3 esperimenti. Credito:mBio (2022). DOI:10.1128/mbio.01670-22
Secondo i ricercatori dell'Institute for Biomedical Sciences della Georgia State University, la creazione di una mutazione che inibisce il modo in cui l'agente patogeno batterico Neisseria gonorrhoeae causa la gonorrea, una comune infezione a trasmissione sessuale, potrebbe offrire un nuovo modo per prevenire e curare la malattia.
I ricercatori hanno scoperto che la generazione di una mutazione in una parte fondamentale del trasportatore della membrana esterna che N. gonorrhoeae utilizza per dirottare le proteine dell'immunità umana e privarle dei metalli potrebbe aiutare a prevenire l'infezione da gonorrea. I risultati sono pubblicati sulla rivista mBio .
La gonorrea, che colpisce più di 80 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno, è una minaccia globale per la salute pubblica a causa della crescente incidenza della resistenza ai farmaci antimicrobici, dell'aumento dei costi di trattamento e della mancanza di un vaccino protettivo. Fino all'80% dei casi nelle donne è asintomatico e, se non trattata, la gonorrea può portare a gravi conseguenze sulla salute, tra cui malattie infiammatorie pelviche, gravidanza extrauterina, infertilità e persino endocardite e meningite pericolose per la vita.
Le opzioni di trattamento efficaci per la gonorrea stanno diminuendo a causa dell'evoluzione della resistenza antimicrobica ai farmaci esistenti. Inoltre, è difficile identificare bersagli vaccinali adatti perché N. gonorrhoeae altera l'espressione delle molecole chiave di superficie e smorza la risposta immunitaria. Per impedire agli agenti patogeni invasori di causare malattie, gli esseri umani fanno affidamento su un processo chiamato immunità nutrizionale per limitare la disponibilità di nutrienti critici come ferro e zinco e far morire di fame gli invasori. Le proteine che legano i metalli sequestrano i metalli e limitano la quantità di ioni metallici essenziali liberi di cui i patogeni hanno bisogno per prosperare e causare malattie.
Per superare gli sforzi di immunità nutrizionale dell'ospite, N. gonorrhoeae distribuisce trasportatori dipendenti da TonB (TdT) sulla sua membrana esterna per legarsi alle proteine dell'immunità nutrizionale dell'ospite e privarle dei loro metalli. I TdT svolgono spesso ruoli chiave nello stabilire infezioni, rendendoli bersagli vaccinali promettenti.
Un TdT chiamato TdfJ riconosce la S100A7 umana, una proteina legante lo zinco che inibisce la replicazione dei patogeni nascondendo lo zinco. N. gonorrhoeae utilizza TdfJ per estrarre lo zinco da S100A7 e interiorizzare il metallo. TdfJ contiene un dito alfa-elica nel ciclo extracellulare 3.
Un'alfa-elica simile nel ciclo 3 di un altro TdT gonococcico, noto come TbpA, svolge un ruolo critico nell'interazione tra TbpA e transferrina umana, necessaria per l'assorbimento del ferro. Sulla base di queste informazioni, i ricercatori hanno ipotizzato che l'elica del ciclo 3 di TdfJ (L3H) partecipi alle interazioni con S100A7 e hanno generato una serie di mutazioni nel TdfJ L3H per determinare se bloccassero la capacità di N. gonorrhoeae di acquisire zinco e quindi di causare malattie.
"La prospettiva di infezioni gonococciche non curabili ha stimolato gli sforzi per identificare bersagli per nuove strategie terapeutiche e di prevenzione, e i membri della famiglia dei trasportatori metallici dipendenti da TonB della membrana esterna sono emersi come candidati promettenti perché svolgono un ruolo fondamentale nello stabilire l'infezione", ha affermato Dr. Cynthia Nau Cornelissen, autrice senior dello studio, Distinguished University Professor e direttrice del Center for Translational Immunology presso l'Institute for Biomedical Sciences dello Stato della Georgia.
"Il nostro studio ha rivelato che la mutagenesi dei residui chiave all'interno del TdfJ L3H ha ridotto il legame S100A7 e la pirateria dello zinco da parte del gonococco, con gli effetti più profondi osservati con le sostituzioni ai residui K261 e R262. Presi insieme, questi dati suggeriscono un ruolo chiave per il TdfJ L3H nel sovvertire l'immunità nutrizionale dell'ospite."
Lo studio ha caratterizzato l'interazione di legame tra l'importatore di zinco TdfJ e la sua fonte di zinco umana, S100A7, e ha anche identificato una regione chiave di TdfJ che media questa interazione.
"Abbiamo dettagliato per la prima volta l'interazione di legame per il TdfJ gonococcico e il suo ligando umano S100A7. Abbiamo anche identificato diverse mutazioni nel ciclo 3 di TdfJ che alterano il legame S100A7 e la successiva estrazione di zinco", ha affermato Stavros A. Maurakis, primo autore dello studio e un dottorato di ricerca laureato presso l'Istituto di Scienze Biomediche presso lo Stato della Georgia.
"Con una comprensione più approfondita delle intricate relazioni tra questi recettori nutritivi batterici e le loro fonti di nutrienti ospiti, potremmo aiutare a spianare la strada all'identificazione di una profilassi e/o trattamento efficace per un'importante malattia umana". + Esplora ulteriormente
