Nuestro grupo estudia desde hace más de 30 años los mecanismos de resistencia a antibióticos en Streptococcus pneumoniae (Spn). Nuestros objetivos son conocer las bases moleculares de la acción de antimicrobianos, buscar nuevas dianas de acción y nuevos compuestos. La seconeolitsina (SCN) es uno de estos nuevos compuestos que tiene como diana la topoisomerasa I (Topo I). En cuanto a la búsqueda de nuevas dianas, nuestra investigación se ha centrado en los últimos años en los factores que organizan la topología del cromosoma, permitiendo una compactación (de unas 1.000-veces) óptima para armonizar su replicación, segregación cromosómica y expresión génica. Dicha compactación está mediada tanto por el nivel de superenrollamiento del DNA (Sc) como por la asociación a proteínas de unión al nucleoide (NAPs). El nivel de Sc depende principalmente de las actividades enzimáticas de sus DNA topoisomerasas, alcanzándose un equilibrio homeostático por las actividades opuestas de las topoisomerasas que relajan el DNA (Topo I y Topo IV), y de la girasa, que introduce Sc negativo.
Nuestro grupo ha caracterizado las 3 topoisomerasas de Spn y 2 NAPs: HU y SatR. Asimismo, la disponibilidad de antibacterianos que inhiben cada una de las topoisomerasas de Spn, nos ha permitido analizar su transcriptoma en condiciones de cambio local o global del nivel de Sc y definir dominios de genes de transcripción coordinada y funciones similares. Las fluoroquinolonas, que inhiben la Topo IV y la girasa, producen cambios locales del Sc que inducen alteraciones del 6% del transcriptoma, alterando rutas metabólicas que originan un incremento de especies reactivas de oxígeno (ROS) que contribuyen a la letalidad, de acuerdo con el mecanismo general de los antibióticos bactericidas. Por otra parte, la inducción de cambios globales en Sc por novobiocina (NOV, inhibidor de la girasa), o por SCN (inhibidor de Topo I), nos ha permitido definir dominios topológicos (ver apartado A en la figura). Los cambios globales del Sc (ver apartado B en la figura) incluyen la regulación de los genes de las topoisomerasas: su disminución activa la transcripción de los genes de la girasa (gyrA, gyrB) e inhibe los de la de Topo IV (parEC) y la Topo I (topA); el aumento del Sc regula la expresión de topA. La disminución del Sc afecta al 37% del genoma, con >68% de los genes agrupados en 15 dominios. El incremento del Sc afecta al 10% del genoma, con 25% de los genes agrupados en 12 dominios. El contenido en AT en el genoma se correlaciona con los dominios, siendo más alto en los dominios UP que en los DOWN. Los genes de los diferentes dominios tienen características funcionales comunes, lo que indica que han estado sometidos a una presión selectiva de carácter topológico para determinar la localización de genes implicados en metabolismo, virulencia y competencia.
Los objetivos actuales del grupo son:
1. Identificación de los factores que estabilizan la topología del cromosoma: NAPs, ncRNAs, interacciones intracromosómicas.
2. Regulación de la transcripción en respuesta a estrés topológico: localización in vivo de DNA topoisomerasas, RNA polimerasa y NAPs.
3. Topo I como nueva diana antimicrobiana y acción de SCN.
4. Diseño de RNAs antisentido y utilización del sistema CRISPR como nuevos agentes antibacterianos.