Estructura de la peptidoglicana polimerasa RodA resuelta por análisis de acoplamiento evolutivo

Área de la Ciencia:

• Biología estructural
• Microbiología
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• Las proteínas de forma, alargamiento, división y esporulación (SEDS) son enzimas transmembranales esenciales involucradas en la biología de la pared celular bacteriana.
• Estudios recientes identificaron a RodA, una proteína SEDS prototípica, como una polimerasa de peptidoglicano, lo que desafía las atribuciones anteriores a las proteínas que se unen a la penicilina.
• Las proteínas SEDS, incluida la RodA, están surgiendo como objetivos potenciales para nuevos antibióticos, sin embargo, sus mecanismos moleculares permanecen en gran medida sin aclarar.

Objetivo del estudio:

• Determinar la estructura cristalina de alta resolución de la proteína Thermus thermophilus RodA.
• Investigar las bases moleculares de la función de la proteína SEDS e identificar regiones de importancia catalítica.
• Proporcionar un marco estructural para comprender la síntesis de la pared celular bacteriana y desarrollar nuevas estrategias terapéuticas.

Principales métodos:

• Determinación de la estructura cristalina de Thermus thermophilus RodA a una resolución de 2,9 Å utilizando la predicción de pliegues basada en la covarianza evolutiva para el reemplazo molecular.
• Análisis del pliegue transmembranar, los bucles extracelulares y las cavidades conservadas dentro de la estructura RodA.
• Experimentos de mutagénesis in vitro e in vivo en Bacillus subtilis y Escherichia coli para evaluar la importancia funcional de la cavidad identificada.

Principales resultados:

• La estructura cristalina revela un pliegue transmembrana de diez pasos con estructuras de bucle extracelular significativas.
• Se identificó una cavidad altamente conservada dentro del dominio transmembrana, estructuralmente análoga a los sitios de unión de ligando en los receptores transmembrana.
• La alteración de esta cavidad conservada a través de la mutagénesis abolió la función de RodA tanto en ensayos enzimáticos in vitro como en estudios celulares in vivo.

Conclusiones:

• La estructura determinada de RodA proporciona conocimientos moleculares sin precedentes en la familia de proteínas SEDS.
• La cavidad transmembrana identificada es esencial para la actividad de la peptidoglicana polimerasa de RodA y la síntesis de la pared celular bacteriana.
• Estos hallazgos ofrecen una base estructural para comprender la biogénesis de la envoltura celular bacteriana y orientar el desarrollo de nuevos antibióticos dirigidos a las proteínas SEDS.