Inhibición de la actividad biológica del regulador transcripcional HsrA de Helicobacter pylori mediante el empleo de ligandos de bajo peso molecular y estudio de la capacidad antimicrobiana de estos compuestos

Casado Apastegui, Javier
González Rodríguez, Andrés (dir.) ; Chueca Lapuente, Eduardo (dir.)

Lanas Arbeloa, Ángel (ponente)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2020
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular, Área de Bioquímica y Biología Molecular

Máster en Biología Molecular y Celular

Resumen: Helicobacter pylori es el patógeno bacteriano de mayor prevalencia mundial, infectando a más de la mitad de la población y estando relacionado con más del 90% de casos de cáncer gástrico. El incremento y acumulación de resistencias frente a la mayoría de los antibióticos convencionales ha determinado una disminución apreciable de la eficacia de los regímenes de erradicación empleados para este patógeno. En la actualidad resulta imperativa la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas para la investigación y desarrollo de nuevas familias de antimicrobianos efectivas, que logren evadir los mecanismos de resistencia actuales. Nuestro grupo de investigación ha sido el primero en validar el regulador de respuesta esencial HsrA de H. pylori como diana molecular para el descubrimiento de nuevos fármacos con actividad bactericida frente a este microorganismo. Mediante cribados masivos de quimiotecas han sido identificados varios ligandos de HsrA que se unen al regulador, formando un complejo con mayor estabilidad térmica que la proteína. En el presente trabajo se evaluó la capacidad inhibitoria de 20 ligandos de bajo peso molecular y naturaleza química diversa sobre la actividad in vitro del HsrA mediante estudios de retardo en gel. Se estudió la interacción molecular proteína-inhibidores mediante acoplamiento (docking) molecular y se analizó la actividad antimicrobiana de los inhibidores de HsrA frente a diferentes cepas de H. pylori mediante la determinación de las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) y las concentraciones mínimas bactericidas (CMB). Seis de los ligandos estudiados inhibieron efectivamente la actividad biológica in vitro de la proteína HsrA a concentraciones iguales o inferiores a 2 mM. Todos los inhibidores de HsrA se unieron preferiblemente al dominio efector C-terminal de la proteína, interaccionando con residuos directamente implicados en la estructura del motivo HTH de unión al DNA o con residuos aparentemente imprescindibles para la estabilidad del dominio. Al menos 2 de estos inhibidores mostraron una alta capacidad antimicrobiana frente a H. pylori, con valores de CMI y CMB ≤ 8 mg/L. Los resultados obtenidos avalan el uso del regulador transcripcional HsrA como diana terapéutica e incrementan la batería de potenciales nuevas herramientas para el tratamiento de infecciones refractarias causadas por cepas de H. pylori resistentes a los antibióticos convencionales.
ABSTRACT
Helicobacter pylori is the most worldwide prevalent bacterial pathogen, infecting more than half of the world’s population and it has been associated with more than 90% of gastric cancer cases. The increase and accumulation in the resistance against most of the conventional antibiotics has determined a greatly and noticeable reduction in the efficacy of eradication therapies used for the treatment of infections caused by this pathogen. Currently, it is imperative to search for new therapeutic targets for the research and development of novel and effective antimicrobial families which can surpass current resistance mechanisms. Our research group has been the first one to validate the essential response regulator HsrA from H. pylori as a molecular target for the discovery of new drugs with bactericidal activity against this microorganism. Through high-throughput screening of some chemical libraries several HsrA ligands that bind to the response regulator were found, forming a complex with a higher thermal stability compared to the free protein. In the present work we studied the inhibitory capacity of 20 low-weight and structurally diverse ligands over the in vitro activity of HsrA by electrophoretic mobility shift assays. The molecular interaction between the protein and its inhibitors was studied by molecular docking and antimicrobial activity of HsrA inhibitors was analysed against different H. pylori strains by determining the minimal inhibitory concentration (MIC) and minimal bactericidal concentration (MBC). Six of the studied ligands effectively inhibited the in vitro biological activity of HsrA at concentration equal to or lower than 2 mM. All HsrA inhibitors bound preferably to the C-terminal effector domain in the protein, interacting with residues directly involved in the structure of the HTH DNA-binding motif or with residues apparently essential for the domain stability. At least two of these inhibitors showed a high antimicrobial activity against H. pylori, with MIC and MBC values ≤ 8 mg/L. The results obtained in this study support the use of response regulator HsrA as a therapeutic target and increase the battery of potential novel tools for the treatment of refractory infection caused by H. pylori strains resistant to conventional antibiotics.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master