Proteínas superficiales de bacterias lácticas con potencialidad biotecnológica: estudios estructurales y funcionales de las proteínas de capa S de Lactobacillus kefiri

Abstract

La capa S es una estructura de envoltura glico-proteica constituida por subunidades que se auto-ensamblan para formar una matriz bidimensional que cubre completamente la superficie de diferentes especies de bacterias y Arqueas. Debido a su capacidad de formar productos auto-ensamblados en solución, son herramientas atractivas para ser utilizadas como carriers de antígenos o como adyuvantes. Teniendo en cuenta las características funcionales y estructurales extraordinarias que poseen las proteínas de capa S, el objetivo general de este trabajo de tesis fue realizar una caracterización estructural y funcional de las proteínas de capa S de diferentes cepas de Lactobacillus kefiri con el objetivo de desarrollar nuevas herramientas biotecnológicas. En cuanto a la caracterización de la estructura primaria, utilizando técnicas proteómicas y genómicas fuimos capaces de determinar las secuencias de aminoácidos de las proteínas de capa S en dieciséis cepas de L. kefiri, y las secuencias de nucleótidos de los genes que codifican para estas proteínas. Teniendo en cuenta la naturaleza glicoproteica de las proteínas de capa S de L. kefiri, seleccionamos 4 proteínas de capa S provenientes de diferentes cepas de L. kefiri y analizamos la estructura de glicanos unidos a estas proteínas. En las cepas L. kefiri CIDCA 8321 y CIDCA 8348, se encontraron O-glicanos en el mismo motivo de glicosilación descripto para L. buchneri, sustituido por hasta 22 unidades de glucosa. La cepa L. kefiri CIDCA 83111 presenta el mismo glicopéptido, pero sustituido en 4 residuos de serina con un promedio de ocho unidades de glucosa, decoradas con ácido galacturónico. Además, la SLP-83111 cuenta con otro péptido O-glicosilado, con una estructura Glc5-8GalA2, y dos péptidos N-sustituidos con estructuras cortas: GlcNAc4Man3dHex y GlcNAc2dHex. La cepa L. kefiri JCM 5818 cuenta con un O-glicano en la misma posición mencionada para las otras tres cepas, sustituido en promedio con ocho unidades de glucosa, y un N-glicano de estructura compleja con ácido siálico en su estructura. Por último, analizamos las propiedades inmunoestimulatorias de las glicoproteínas de capa S de L. kefiri (SLPs) y el rol funcional que tienen los glicanos sobre estas propiedades. Utilizando líneas celulares de macrófagos demostramos que las proteínas de capa S de las cepas L. kefiri CIDCA 8321, L. kefiri CIDCA 8348, L. kefiri CIDCA 83111 y L. kefiri JCM 5818, si bien no son capaces de inducir una activación de los macrófagos, potencian la respuesta a un agonista TLR, en un proceso dependiente de la presencia de Ca+2 y de la actividad biológica de los glicanos presentes en las glicoproteínas de capa S. Utilizando BMDCs derivadas de ratones deficientes de CLRs específicos, pudimos identificar que la SLP-8321 y SLP-8348 son reconocidas y señalizan a través de Mincle, mientras que la SLP-5818 lo hace a través de SignR3. Esta interacción entre las SLPs y BMDCs induce una activación celular que resulta en un aumento en la capacidad estimulatoria de células T en ensayos de proliferación antígeno-específico. Finalmente, demostramos que la SLP-8348 posee capacidad adyuvante utilizando OVA como antígeno modelo, y que este efecto depende de la actividad biológica de los glicanos presentes en esta glicoproteína de capa S.