Els plasmidis són anelles de DNA -molècules de doble cadena amb informació genètica- que es troben dins de la majoria de bacteris. Aquestes estructures circulars, que són independents del DNA bacterià, contenen un conjunt de gens beneficiosos per la vida dels bacteris. La replicació dels plàsmids és executada per una maquinària complexa i descriure-la és un dels objectius del grup de Miquel Coll, investigador de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona)i professor d’investigació de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona del CSIC. Coll, juntament amb investigadors del Centre d’Investigacions Biològiques del CSIC, han determinat l’estructura molecular i han explicat com funciona la proteïna RepB, responsable de l’inici de la replicació. La revista EMBO Journal publica els resultats del treball, i el primer autor és en Roeland Boer, investigador postdoctoral de l’IRB Barcelona.

“Ja fa més de 10 anys que estudiem la maquinària de replicació dels plasmidis bacterians i en aquest temps hem descrit l’estructura de diverses proteïnes implicades. L’interès rau en que els plasmidis porten encriptats els gens que atorguen als bacteris virulència i resistència als antibiòtics”, explica Miquel Coll. A més, els plasmidis, a banda de replicar-se autònomament, també tenen la capacitat de transferir-se de bacteri a bacteri, el què expandeix la resistència als antibiòtics, un greu problema per a la salut.

Els investigadors liderats per Miquel Coll, conjuntament amb el grups de Gloria del Solar i Manuel Espinosa, del Centre d’Investigacions Biològiques del CSIC, ubicat a Madrid, han obtingut l’estructura en 3 dimensions de la RepB en alta resolució i en descriuen les funcions. Els científics han treballat amb un plasmidi de Streptococcus, un bacteri que causa pneumònia en els humans.

La replicació de plasmidis

La replicació del DNA dels plasmidis s’origina sempre en el mateix lloc i utilitza un mecanisme anomenat de cercle rodant. En el punt d’origen, hi sobresurt una mena de protuberància en forma d’agulla de cabell on s’hi enganxa la proteïna RepB perquè s’iniciï la replicació. El què han descobert els investigadors és que la proteïna iniciadora és un hexàmer en forma d’anell i, per tant, conté 6 centres actius i 6 motius d’unió al DNA que, a més, són mòbils. Aquestes característiques li confereixen vàries habilitats: reconèixer el lloc d’origen de la replicació, tallar una de les cadenes del DNA, encerclar l’altra i desentortolligar-lo perquè la maquinària de replicació -el replisoma- pugui avançar al llarg del DNA i, finalment, tornar a lligar la cadena de DNA tallada, completant el cercle.

L’estructura de la proteïna RepB mostra similituds amb la família de proteïnes helicases de tipus anell que intervenen en diversos processos relacionats amb el DNA, per exemple, en la replicació dels virus. En particular, els investigadors han vist que una part de RepB té una estructura molt similar als iniciadors de la replicació de dos virus que provoquen càncer en humans: el virus del papil·loma humà (càncer d’úter) i el virus SV40 (mesoteliomes). Segons Coll, aquesta coincidència estructural mostra la relació evolutiva entre els mecanismes i les proteïnes de replicació dels plasmidis i dels virus.

Article de referència:
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