Explican cómo se inicia la replicación de los plásmidos bacterianos

Los plásmidos son anillos de ADN -moléculas de doble cadena con información genética- que se encuentran dentro de la mayoría de bacterias. Estas estructuras circulares, que son independientes del ADN bacteriano, contienen un conjunto de genes beneficiosos para la vida de las bacterias. La replicación de los plásmidos es ejecutada por una maquinaria compleja y describirla es uno de los objetivos del grupo de Miquel Coll, investigador del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y profesor de investigación del Instituto de Biología Molecular de Barcelona del CSIC. Coll junto a científicos del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB) del CSIC en Madrid, han determinado la estructura molecular y han explicado cómo funciona la proteína RepB, responsable del inicio de la replicación. La revista EMBO Journal publica los resultados del trabajo, cuyo primer autor es Roeland Boer, investigador posdoctoral del IRB Barcelona.

“Hace más de 10 años que estudiamos la maquinaria de replicación de los plásmidos bacterianos y a lo largo de este tiempo hemos descrito la estructura de diversas proteínas implicadas. El interés radica en que los plásmidos llevan encriptados los genes que otorgan a las bacterias virulencia y resistencia a los antibióticos”, explica Miquel Coll. Además, los plásmidos, a parte de replicarse autónomamente, también tienen la capacidad de transferirse de bacteria a bacteria, lo que expande la resistencia a los antibióticos, un grave problema para la salud.

Los investigadores liderados por Miquel Coll, en colaboración con los grupos de Gloria del Solar y Manuel Espinosa del CIB, han obtenido la estructura en 3 dimensiones de la RepB en alta resolución y describen sus funciones. Los científicos han trabajado con un plásmido de Streptococcus, una bacteria que causa neumonía en humanos.

La replicación de plásmidos

La replicación del ADN de los plásmidos se origina siempre en el mismo lugar y utiliza un mecanismo denominado de círculo rodante. En el punto de origen, sobresale una protuberancia en forma de horquilla de cabello donde se engancha la proteína RepB para iniciar la replicación. Lo que han descubierto los investigadores es que la proteína iniciadora es un hexámero en forma de anillo y, por lo tanto, contiene seis centros activos y seis motivos de unión al ADN que, además, son móviles. Estas características le confieren varias habilidades: reconocer el lugar de origen de la replicación, cortar una de las cadenas de ADN, rodear la otra y desenredarla para que la maquinaria de replicación -el replisoma- pueda avanzar a lo largo del ADN y, finalmente, volver a atar la cadena de ADN cortada, completando el círculo.

La estructura de la proteína RepB muestra similitudes con la familia de proteínas helicasas de tipo anillo que intervienen en diversos procesos relacionados con el ADN, por ejemplo, en la replicación de los virus. En particular, los investigadores han visto que una parte de RepB tiene una estructura muy similar a los iniciadores de la replicación de dos virus que provocan cáncer en humanos: el virus del papiloma humano (útero) y el virus SV40 (mesoteliomas). Según Coll, esta coincidencia estructural muestra la relación evolutiva entre los mecanismos y las proteínas de replicación de los plásmidos y los virus.

Artículo de referencia:
Plasmid replication initiator RepB forms an hexamer reminiscent of ring helicases and has mobile nuclease domains.
D Roeland Boer, Jose A Ruíz-Masó, José R López-Blanco, Alexander G Blanco, Mireia Vives-Llàcer, Pablo Chacón, Isabel Usón, F Xavier Gomis-Rüth, Manuel Espinosa, Oscar Llorca, Gloria del Solar and Miquel Coll
The EMBO Journal advance online publication, 14 May 2009; doi:10.1038/emboj.2009.125