Grupo PROBACALIM (PROTEÓMICA EN BACTERIAS PATÓGENAS Y ALIMENTOS)

Las proteínas de superficie bacteriana desempeñan un papel fundamental en la interacción entre célula y ambiente. Constituyen un grupo diverso de moléculas con importantes funciones. Además, son dianas potenciales de fármacos o vacunas. La era post-genómica ofrece nuevas y excitantes oportunidades para la investigación en vacunas, de las cuales se espera que acorten el tiempo para su descubrimiento. Las nuevas tecnologías “ómicas” permiten la búsqueda de nuevas dianas a gran escala, pero el gran número de candidatos identificados generalmente puede sobrepasar el proceso de validación in vivo que se requiere, lo que cuestiona el impacto final de estas estrategias para acelerar el descubrimiento de nuevas vacunas.

Las infecciones causadas por bacterias del género Streptococcus tienen un gran impacto en la salud pública mundial, tanto por su incidencia en humanos como en animales. El neumococo (S. pneumoniae) es la principal causa de neumonía en niños y adolescentes, siendo responsable de más de un millón de muertes al año en niños menores de cinco años. Las infecciones causadas por esta bacteria han aumentado en frecuencia y gravedad en las dos últimas décadas. Aunque se dispone de una vacuna polisacarídica conjugada, esta tiene una efectividad limitada, y su precio es elevado. Las vacunas basadas en proteínas recombinantes ofrecerían una mayor cobertura a un precio más asequible, lo cual es crucial para países en desarrollo. Por otro lado, S. suis es un patógeno porcino que causa importantes pérdidas económicas en el sector ganadero, pero dado su carácter zoonótico ha dado lugar a brotes epidémicos en humanos que han causado decenas de muertes.

En esta línea de investigación, caracterizamos el “surfoma” (es decir, el conjunto de las proteínas de superficie) de colecciones de aislados clínicos de S. pneumoniae y S. suis, así como de otras especies de Gram-positivos, usando la estrategia del “pelado” de bacterias vivas (Rodríguez-Ortega et al, Nat Biotechnol 2006, 24(2): 191-197). Esta estrategia consiste en la digestión de la superficie células vivas con proteasas, la recuperación de los péptidos generados y su separación e identificación mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS). Esto permite una rápida identificación de las proteínas altamente expresadas y expuestas. Las proteínas identificadas son validadas para monitorizar su accesibilidad in vivo a anticuerpos, para a continuación realizar ensayos de protección en modelos animales con el fin de probar su eficacia como vacunas. Además, caracterizamos el “secretoma”, definido como el conjunto de proteínas secretadas por las bacterias, así como las vesículas extracelulares de membrana que producen las bacterias y que han demostrado tener una gran inmunogenicidad y capacidad protectora frente a infección.

Palabras clave: Streptococcus, proteómica, proteínas de superficie, secretoma, vesículas de membrana, vacunas.

Las infecciones neumocócicas constituyen una de las principales causas de morbilidad y mortalidad a nivel mundial entre la población infantil, con especial incidencia en los países subdesarrollados. La vigilancia epidemiológica es crucial para poder elucidar los cambios en los patrones de la infección por el microorganismo a nivel poblacional y la efectividad de las medidas preventivas. Las técnicas serológicas ofrecen un amplio abanico de posibilidades para dicha monitorización, aportando además una herramienta de diagnóstico temprano que puede ayudar a tomar decisiones más acertadas acerca de los tratamientos a los que someter a los pacientes y orientar las medidas a tomar en el conjunto de la población. En esta línea desarrollamos una herramienta serológica de detección de infección neumocócica en pacientes, que permita distinguir entre personas infectadas de portadores sanos. Para ello, usamos como antígenos 95 proteínas recombinantes de neumococo que poseemos en nuestro laboratorio, y que hemos identificado experimentalmente mediante la estrategia proteómica del “pelado” de células vivas. Con estas proteínas recombinantes, hemos construido dos arrays de proteínas sobre dos plataformas distintas: impresas sobre soporte de vidrio, e inmovilizadas en microesferas Luminex. Dicha técnica facilitaría los estudios epidemiológicos de efectividad vacunal por su facilidad de uso y posibilidad de empleo para serodiagnóstico en ámbito hospitalario y de atención primaria. De forma adicional se investigará en estudio longitudinal de niños el desarrollo de inmunidad natural frente a las proteínas de superficie neumocócica y su relación con la colonización en población de nuestro medio y en otra del sudeste asiático con colonizaciones precoces y de muy elevada frecuencia. Estos resultados ayudarán en la selección de futuros candidatos vacunales basados en proteínas de superficie.

Palabras clave: neumococo, proteómica, arrays de proteínas, Luminex, serodiagnóstico, epidemiología.

Los antibióticos son moléculas producidas por seres vivos que sirven para tratar las infecciones causadas por bacterias. Sin embargo, su uso y abuso ha llevado a la aparición de resistencias en los microorganismos infecciosos. El surgimiento de cepas resistentes a antibióticos en bacterias patógenas es un problema de salud pública de orden mundial, pues apenas se dispone de medidas profilácticas, como vacunas, para luchar contra la mayoría de las infecciones causadas por bacterias. El hecho de que los antibióticos actuales dejasen de ser efectivos nos dejaría inermes frente a las infecciones bacterianas, lo cual podría resultar en terribles epidemias y mortandades propias de épocas ya pasadas. Por tanto, es prioritario investigar en el descubrimiento y mecanismos de acción de nuevas sustancias con capacidad antimicrobiana, que permitan dotarnos de herramientas para luchar frente a las infecciones, en caso de que los principales antibióticos en uso dejen de ser eficaces.

Para ello, las plantas han sido siempre una fuente de remedios para las enfermedades. Se ha descrito profusamente la actividad antimicrobiana de muchas plantas y de sus extractos, en especial de los aceites esenciales de plantas aromáticas. En esta línea estudiamos el efecto a nivel proteómico de la exposición de diversas moléculas, aceites esenciales y sus principales compuestos bioactivos en bacterias Gram-positivas. Entre las sustancias estudiadas destacan la rodomirtona, una molécula aislada de una planta del sureste asiático, así como los aceites esenciales de tomillo, orégano y canela, y sus principales compuestos bioactivos: timol, carvacrol y cinamaldehido.

Palabras clave: antimicrobianos, resistencia a antibióticos, bacterias Gram-positivas, proteómica, aceites esenciales, plantas.

El kéfir es una bebida resultante de la fermentación de la leche por una simbiosis de microorganismos. Originario de las montañas caucásicas, es un producto muy consumido en los países del este de Europa, Rusia y el suroeste de Asia desde hace al menos 2000 años. Su consumo está aumentando en los países occidentales, aunque en los países mediterráneos es bastante menor que en los anteriormente citados o en otros como los escandinavos. Ha adquirido el “status” de alimento probiótico, siendo designado como “el yogur del siglo XXI”. El kéfir se diferencia de otros fermentos lácteos, como los yogures, en que no es producido por uno o unos pocos microorganismos (bacterias), sino por una asociación de especies bacterianas (Lactobacillus y otras especies) y de levaduras (Saccharomyces y otras), lo que le confiere unas características especiales. Así, la fermentación producida es láctico- alcohólica, a diferencia del yogur, que es solamente láctica. Esto le confiere un sabor característico, y una sensación de efervescencia en la boca, debido al CO₂ producido. Los principales productos de la fermentación, además del CO₂, son el ácido láctico y el etanol (este último generalmente en torno a un 0,5%), así como otros componentes minoritarios tales como diacetilo, acetaldehído, aminoácidos y péptidos, que contribuyen a las peculiares características organolépticas del producto.
Esta bebida fermentada cuenta con el valor añadido de ser un alimento probiótico, lo que supone un acceso potencial a una amplia franja de consumidores que buscan este tipo de productos. Además de la tradición que le atribuye la responsabilidad en la longevidad de los habitantes de la zona del Cáucaso de donde proviene, numerosos estudios avalan muchos beneficios para la salud, entre los que se cuentan la actividad antimicrobiana, antitumoral, anticarcinogénica y potenciadora del sistema inmune, así como su contribución a la reducción de la colesterolemia. Su consumo es asimismo apropiado para personas intolerantes a la lactosa, debido a que dicho azúcar está prácticamente ausente en el producto, y porque contiene la enzima β- galactosidasa.
Aunque es un alimento que despierta un gran interés, su estudio a nivel bioquímico y molecular es mínimo. Así, se conoce muy poco acerca de las enzimas que se secretan al medio y que pueden contribuir a la transformación de la leche en kéfir. Asimismo, muy pocos péptidos han sido caracterizados, algunos de los cuales son bioactivos. En esta línea se pretende profundizar en el conocimiento de estos dos aspectos, de manera que podamos contribuir a describir más propiedades beneficiosas del kéfir y a encontrar, si es posible, nuevas moléculas bioactivas que puedan aislarse y usarse por sí solas o añadirse a alimentos funcionales.

Palabras clave: kéfir, lácteos fermentados, péptidos bioactivos, proteómica, metabolómica, alimentos funcionales.