Un estudio liderado en colaboración por el Instituto de Química Física Blas Cabrera (IQF) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha profundizado en los mecanismos moleculares que permiten a Clostridioides difficile, una de las bacterias patogénicas más frecuentes en entornos hospitalarios, generar esporas para resistir y causar infecciones recurrentes. Publicado en la revista Journal of the American Chemical Society, el trabajo no solo detalla este proceso, sino que también identifica un inhibidor capaz de bloquearlo, lo que abre la puerta al desarrollo de nuevos antibióticos dirigidos.
C. difficile es una bacteria anaerobia Gram positiva responsable de infecciones intestinales graves. Su capacidad de esporulación le permite persistir en el agua, el suelo y superficies hospitalarias durante años, facilitando su transmisión y dificultando su erradicación.
“Las infecciones causadas por esta bacteria ocurren a menudo en pacientes que han sido tratados con antibióticos, un tratamiento que altera su microflora intestinal y facilita la colonización por C. difficile”, explicó Juan Antonio Hermoso, investigador del IQF-CSIC y codirector del proyecto. “Como una de sus principales mecanismos de resistencia a los antibióticos está relacionado con su capacidad para generar esporas, descifrar a nivel molecular cómo se lleva a cabo el proceso de germinación puede ser fundamental para abordar con éxito las infecciones causadas por esta bacteria”, añadió el especialista.
Varias proteínas implicadas
Asimismo, los investigadores han identificado que la germinación de las esporas en Clostridioides difficile se desencadena a través de una cascada de interacciones proteicas que culmina en la activación de SleC, una enzima clave en la degradación del recubrimiento esporal, permitiendo así la transición de la bacteria de su estado latente a su forma activa. Gracias a la cristalografía de rayos X, el equipo ha logrado determinar por primera vez la estructura tridimensional de SleC, un hallazgo fundamental para comprender los mecanismos que regulan su activación.
“Hemos comprobado que esta enzima es capaz de degradar el sáculo de las esporas como requisito previo para que se inicie la germinación”, destacó Hermoso. Más concretamente, los investigadores han caracterizado en detalle la actividad enzimática de SleC mediante el uso de fragmentos sintéticos de peptidoglicano y sáculos de esporas. Han identificado reacciones clave, como la formación de 1,6-anhidromuramato, un marcador distintivo de la actividad lítica de la transglicosilasa, y un producto hidrolítico de muramato, ambos mediados por una misma especie transitoria de oxocarbenio.
En esta línea, han logrado determinar por primera vez la estructura cristalográfica del prepro-SleC zimógeno con una resolución de 2,1 Å. Este análisis ha permitido identificar los sitios de escisión de YabG y CspB, esenciales para la activación del zimógeno. La comparación estructural ha revelado diferencias clave entre el sitio activo de SleC y el de SpoIID, una transglicosilasa lítica homóloga involucrada en la esporulación de especies de Clostridioides. Estas diferencias explican la función específica de SleC en la remodelación del sáculo esporal, un paso indispensable para la germinación.
Además de desentrañar este proceso, los científicos han identificado un compuesto capaz de unirse a la forma activada de la enzima SleC, impidiendo que las esporas germinen: un oxadiazol, que bloquea la germinación de las esporas incluso en presencia de estímulos germinativos. Este descubrimiento refuerza la importancia de SleC como un punto de control final en la cascada de germinación y abre nuevas posibilidades terapéuticas para combatir las infecciones recurrentes por C. difficile, una necesidad médica aún no cubierta.
Este hallazgo supone un avance clave en la búsqueda de estrategias para frenar la propagación de Clostridioides difficile. “El conocimiento molecular de estos mecanismos y el descubrimiento del inhibidor prometen abordar una necesidad médica no cubierta que permitirá tratar infecciones recurrentes por C. difficile”, concluyó el investigador del CSIC.
