Editoriales

Buenos Aires 01 de Septiembre del 2026

INTERACCIONES ENTRE MICROBIOS Y VECTORES HUMANOS REVELAN MECANISMOS DE PATOGENICIDAD

 

 

Interacciones entre Microbios y Vectores Humanos Revelan Mecanismos de Patogenicidad.


Thomas M. Hart, Nicole D. Sonnert, Xiaotian Tang, Reetika Chaurasia, Paige E. Allen, Jason R. Hunt, Curtis B. Read, Emily E. Johnson, Gunjan Arora, Yile Dai, Yingjun Cui,  Erol Fikrig, Aaron M. Ring et al
      * Department of Internal Medicine,Yale School of Medicine, New Haven, CT 06510,USA
      * Department of Microbiology and Immunology, Virginia Commonwealth University School of Medicine, Richmond, VA 23298, USA
      * Department of Epidemiology and Microbial Diseases, Yale School of Public Health, New Haven, CT USA
      * Department of Microbiology- Immunology, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, MDUSA
      * W.Harry Feinstone Department of Molecular Microbiology ,Bloomberg School of Public Health,Johns Hopkins University, Baltimore, USA
      * Department of Medicine, UConn Health, Farmington, CT 06030, USA
      * Division of Infectious Diseases, Wadsworth Center, New York State Department of Health, Albany,USA
      * Bavarian Health and Safety Authority, Oberschleißheim, Munich 857, Bavaria,Germany 
      * Department of Pathology, University of Cambridge, Cambridge UK
      * Department of Biochemistry, University  of Cambridge, Cambridge CB2 1TN, UK |
      * Laboratorios de Investigacion´Facultad Ciencias,Universidad Peruana C.Heredia, Peru

Cell (July 2024), 187, 4113–4127



Al menos dos tercios de la población mundial se encuentran actualmente en riesgo de contraer enfermedades transmitidas por vectores, que causan más de un millón de muertes al año. Desde 2014, importantes brotes de dengue, malaria, chikungunya, fiebre amarilla y Zika han cobrado millones de vidas y saturado los sistemas de salud en muchos países.
Es probable que la carga de las enfermedades transmitidas por vectores aumente a medida que el calentamiento global, la urbanización masiva y el transporte alteren la distribución mundial de los vectores, incluidos mosquitos, garrapatas y flebótomos, y las enfermedades asociadas.
Se necesita urgentemente una comprensión más profunda de la patogénesis de las enfermedades transmitidas por vectores para desarrollar vacunas y terapias contra los patógenos transmitidos por vectores. Las interacciones directas entre los patógenos microbianos transmitidos por artrópodos y las proteínas extracelulares y secretadas humanas (exoproteínas) son cruciales y constituyen interfaces tempranas que dan forma a las enfermedades transmitidas por vectores, y la evolución de estas interacciones ha dado lugar al desarrollo de diversas patogénesis. Por ejemplo, muchos microbios se unen directamente a los proteoglicanos de la matriz extracelular (MEC) del huésped o a los receptores de la superficie celular para facilitar la colonización de los tejidos1–4 o la invasión celular.3,4 Las exoproteínas humanas también desempeñan funciones cruciales en la coordinación de la respuesta inmune a los patógenos invasores. Las proteínas solubles, como el complemento y los péptidos antimicrobianos, se unen a los microbios para opsonizarlos o eliminarlos directamente,5–7 mientras que los receptores en la superficie de las células inmunitarias, como los receptores tipo Toll y los receptores de lectina tipo C (TLR, CLR), interactúan con componentes del patógeno para estimular el sistema inmunitario.8,9 Los microbios también han desarrollado mecanismos para evadir el reconocimiento por parte de estas proteínas, lo cual es necesario para su potencial patógeno.5,6 Por ejemplo, muchos patógenos han desarrollado diversos componentes celulares que no estimulan los receptores de las células inmunitarias, incluyendo diversas estructuras de membrana10 e imitaciones de moléculas del huésped.11,12 Debido a la importancia de estas interacciones en el desarrollo de enfermedades, la caracterización detallada de los innumerables nodos de interacción física entre los patógenos y las proteínas extracelulares del huésped es crucial para comprender los mecanismos de la patogenicidad microbiana. Además, dichas caracterizaciones permitirían identificar valiosas dianas terapéuticas para tratar y prevenir enfermedades infecciosas. Los sistemas de cribado de proteínas de alto rendimiento —como los microarrays de proteínas, la presentación en fagos y la presentación en superficie de levaduras— se utilizan ampliamente para producir y analizar grandes conjuntos de proteínas.13 En los eucariotas, la levadura en particular tiene la ventaja de producir intrínsecamente la maquinaria de modificación postraduccional necesaria para secretar eficientemente proteínas eucariotas correctamente plegadas y glicosiladas. Para permitir el análisis exhaustivo de las interacciones huésped-microbio, desarrollamos una tecnología denominada selección bacteriana para dilucidar las interacciones huésped-microbio de alto rendimiento (BASEHIT). Esta tecnología aprovecha una biblioteca de visualización de levadura con código de barras genético que contiene 3324 exoproteínas humanas seleccionadas para identificar interacciones humano-microbio. Las proteínas de interés se muestran en la superficie de la levadura como una fusión a una proteína de superficie de levadura endógena, Aga2, y la biblioteca combinada se analiza con muestras de patógenos individuales. Las identidades de las proteínas unidas y el grado de enriquecimiento se determinan mediante secuenciación de próxima generación de códigos de barras específicos de proteínas, lo que permite la multiplexación de cientos de muestras simultáneamente para el análisis de alto rendimiento.
El uso de una biblioteca curada y normalizada garantiza que el exoproteoma se muestree de manera exhaustiva. Las pantallas de control han demostrado que BASEHIT tiene una sensibilidad comparable a ELISA y exhibe una unión fuera de objetivo limitada.16,19 Anteriormente realizamos un perfilado dirigido de BASEHIT de Bor relia, revelando que Borrelia de Lyme se une a una proteína de reconocimiento de glicano peptídico (PGLYRP1)16 y que Borrelia de fiebre recurrente se une al inhibidor del complemento CD55.17 Además, los ratones deficientes en Resource PGLYRP1 o CD55 exhibieron cargas de Borrelia de Lyme más altas o de fiebre recurrente más bajas, respectivamente, que los ratones de tipo salvaje, lo que demuestra que BASEHIT puede descubrir interacciones huésped-microbio que influyen directamente en la patogénesis bacteriana. Estos estudios anteriores utilizaron una biblioteca preliminar que contenía 1031 exoproteínas que solo muestrearon parcialmente el exoproteoma. Además, PGLYRP1 y CD55 fueron las únicas proteínas de unión a Borrelia identificadas en estas pantallas. Se sabe que estas espiroquetas se unen a muchas exoproteínas adicionales,20–23 lo que indica que nuestros métodos iniciales de cribado y análisis (optimizados para bacterias comensales18) podrían beneficiarse de mejoras en la sensibilidad para detectar interacciones huésped-patógeno. En este estudio, analizamos la biblioteca BASEHIT ampliada con diversas muestras de patógenos microbianos humanos, centrándonos en patógenos transmitidos por artrópodos. Estos resultados de cribado y las investigaciones funcionales subsiguientes revelan interacciones que sustentan los mecanismos de patogénesis de las enfermedades transmitidas por vectores y sugieren posibles dianas terapéuticas de próxima generación para tratar una amplia gama de enfermedades infecciosas humanas.

RESULTADOS

Identificación de interacciones de exoproteínas humanas con una colección diversa de patógenos. Mediante BASEHIT, evaluamos los interactomas huésped-microbio de 82 muestras únicas de patógenos humanos. Nos centramos en patógenos microbianos comunes transmitidos por vectores, así como en una selección de microbios relacionados, pero no transmitidos por vectores. Por ejemplo, incluimos las espiroquetas que causan la enfermedad de Lyme, transmitida por vectores, y las espiroquetas que causan la leptospirosis. Incluimos muchos patógenos intracelulares rickettsiales transmitidos por vectores, así como otras bacterias intracelulares no transmitidas por vectores, como Chla mydia. Estos análisis abarcaron patógenos eucariotas y procariotas, como Plasmodium y Rickettsia, y especialistas intracelulares y extracelulares, como Anaplasma y Borrelia de Lyme. Cultivamos muchos de estos patógenos bajo diversas condiciones de cultivo que se sabe que modifican la expresión de proteínas de la superficie microbiana. Por ejemplo, Leptospira fue expuesta a diferentes osmolaridades y temperaturas (37 °C suplementado con 120 mM de NaCl o 30 °C sin NaCl), Lyme Borrelia fue expuesta a temperaturas encontradas en el huésped (37 °C), la garrapata (23 °C) o temperaturas intermedias (26 °C, 30 °C y 33 °C), y Orientia tsutsugamushi fue aislada antes y después de la invasión celular. Para identificar posibles socios de interacción con patógenos, desarrollamos un método de análisis de enriquecimiento adaptado a patógenos y establecimos umbrales de puntuación específicos para cada patógeno individual utilizando las puntuaciones de socios de unión conocidos detectados en el conjunto de datos. Utilizando este método, identificamos 1303 interacciones putativas de patógeno-exoproteína que abarcan 713 proteínas humanas únicas, para un promedio de 16 interacciones por muestra. Además, aplicamos este método a nuestros análisis previos de microbios comensales18 y encontramos que los patógenos se unían a casi el doble de exoproteínas en promedio en comparación con los comensales (valor p < 0,0001). Este hallazgo resalta los distintos perfiles de interacción entre humanos y patógenos, y entre humanos y comensales, que surgen de sus relaciones evolutivas divergentes.
Las interacciones identificadas entre exoproteínas y patógenos fueron en gran medida específicas de cada muestra, con 488 proteínas uniéndose a una sola muestra de patógeno. Este resultado concuerda con las tendencias esperadas, ya que cada muestra representaba una combinación distinta de cepa de patógeno y condición de crecimiento o etapa de vida. Al eliminar estas proteínas que interactuaban de forma específica con cada muestra, observamos que las muestras de patógenos de la misma especie se unían a conjuntos similares de exoproteínas, como lo indican las similitudes de Jaccard significativamente mayores que las observadas en emparejamientos de grupos taxonómicos más amplios (valores p < 0,0001). Esto respalda nuestra expectativa de que los patógenos de la misma especie tendrían características conservadas que permiten la unión a proteínas del huésped similares. Los análisis de términos de la Ontología Génica (GO) de las funciones moleculares y las vías biológicas significativamente enriquecidas por las proteínas humanas que interactúan con el patógeno demostraron una amplia gama de funciones desempeñadas por estas exoproteínas unidas, incluyendo la actividad de la proteína disulfuro isomerasa (PDI), las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas, y la unión a lípidos o proteínas. Los patrones de enriquecimiento observados indican que estas pantallas han descubierto interacciones que abarcan un amplio espectro de funciones. Validaciones de interacciones putativas A continuación, buscamos determinar la validez de estas pantallas probando una selección de interacciones putativas identificadas utilizando métodos ortogonales. Así, utilizamos ensayos ELISA basados ​​en células y ensayos de citometría de flujo para probar las interacciones identificadas por las pantallas con Borrelia de Lyme. Mediante ELISA, validamos que las interleucinas 28a y 29 (IL-28a e IL-29) y el atenuador de linfocitos B y T (BTLA) se unieron a lisados ​​de B. burgdorferi B31 de manera dosis-dependiente a niveles más de 50 veces mayores que una proteína de control negativo irrelevante, NeSt124 (valores p = 0,001, 0,002 y < 0,0001 para IL-28a, IL-29 y BTLA, respectivamente). De manera similar, el inhibidor de la peptidasa de leucocitos secretorios (SLPI) también se unió al lisado de B. burgdorferi B31 de forma dosis-dependiente, según se midió mediante ELISA en un experimento separado. Los ensayos de citometría de flujo reprodujeron la unión de IL 28a, IL-29 y BTLA a B. burgdorferi, mientras que un experimento de citometría de flujo separado validó la unión de B. burgdorferi a la galectina-3 (LGALS3) y a la quemotaxina 2 derivada de células leucocitarias (LECT2). Sin embargo, algunas interacciones predichas por BASEHIT no se validaron, por ejemplo, las interacciones predichas entre B. burgdorferi y el receptor 1 similar a la inmunoglobulina asociado a leucocitos y AXL. Sin embargo, 9/12 de nuestras validaciones intentadas fueron exitosas. Esto subraya la validez de nuestras pantallas, ya que el 75% del pequeño subconjunto de interacciones predichas por BASEHIT probadas se reprodujeron en al menos un ensayo de unión ortogonal. Que algunas interacciones de BASEHIT no se validaran ortogonalmente puede indicar el potencial de falsos positivos en la pantalla, aunque también es posible que algunas de estas interacciones sean válidas, pero que BASEHIT fuera más sensible que los ensayos ortogonales, como se ha encontrado anteriormente con esta biblioteca. El análisis de coincidencias entre patógenos seleccionados revela diversos mecanismos de patogenicidad. A continuación, se realizaron análisis de enriquecimiento para identificar vías biológicas significativamente enriquecidas por bacterias intracelulares. Por ejemplo, las proteínas involucradas en el plegamiento de proteínas y la respuesta al estrés del retículo endoplasmático se enriquecieron significativamente mediante el cribado con los patógenos Rickettsial A. phagocytophilum, Rickettsia spp. y O. tsutsugamushi. Las proteínas involucradas en la transducción de señales, el desarrollo del organismo y la morfogénesis se enriquecieron significativamente en los cribados con muestras de Rickettsia. Por ejemplo, Rickettsia se unió al factor de crecimiento de fibroblastos 1 (FGF1), cuyo receptor, FGFR1, es un ligando conocido de Rickettsia.26 Las muestras de otro patógeno Rickettsial, O. tsutsugamushi, se unieron a 67 proteínas únicas, incluidas CXCL9, CXCR4 y CD68.
También analizamos los patrones de unión de exoproteínas para los sitios parasitarios Babesia duncani, esporozoítos, trofozoítos y gametocitos del parásito de la malaria humana, P. falciparum, y esporozoítos del parásito de la malaria de roedores, P. berghei. Los esporozoítos se transmiten de los mosquitos al huésped, donde infectan las células hepáticas. Los trofozoítos dan lugar a merozoítos dentro de los glóbulos rojos (GR), y los gametocitos inician el ciclo de infección sexual. Se incluyeron como controles fracciones de pellet y sobrenadante de purificaciones de esporozoítos y GR sanos procesados ​​de forma idéntica a B. duncani o a gametocitos y trofozoítos de P. falciparum. Los resultados observados en los controles correspondientes se excluyeron de la lista de resultados para cada etapa de vida correspondiente. Las proteínas identificadas mediante análisis con muestras de esporozoitos participaron principalmente en la regulación de la cascada de la quinasa 1/2 regulada por señales extracelulares (ERK1/ERK2), y muchas de ellas se correlacionan con la infección por malaria, la resistencia o la gravedad de la enfermedad en ratones y humanos. Por ejemplo, la fosfolipasa A2 del grupo IIA (PLA2G2A) puede eliminar directamente a Plasmodium mediante la producción de lípidos tóxicos, y la sobreexpresión de esta proteína aumenta la resistencia a la malaria en ratones.29 Otros resultados positivos en los análisis de esporozoitos incluyeron CXCL9 y el socio de interacción previamente identificado CD74.

DISCUSIÓN

En este estudio, mapeamos exhaustivamente las interacciones huésped-patógeno en todo el exoproteoma humano. Esto dio como resultado un atlas de 1303 interacciones entre 713 exoproteínas humanas únicas y 82 muestras bacterianas y parasitarias de docenas de especies de patógenos transmitidos por vectores y especies relacionadas. Los análisis de las proteínas unidas por diferentes microbios revelaron mecanismos moleculares inesperados que pueden impulsar manifestaciones de enfermedades específicas de cada patógeno. Nuestros esfuerzos de validación y comparación funcional proporcionaron una base lógica clara para respaldar la validez de los datos de BASEHIT y destacaron interacciones huésped-patógeno que pueden servir como objetivos valiosos para intervenciones y terapias. Nuestras pantallas de BASEHIT de patógenos revelaron el doble de socios de unión por muestra que nuestras pantallas recientes con muestras de microbiota comensal humana.18 Esto es probable porque la relación evolutiva entre los humanos y sus microbios comensales suele ser diferente a la de los patógenos. Por ejemplo, los humanos y sus microbiomas han coevolucionado para formar una relación frecuentemente simbiótica que a menudo tiende a favorecer la tolerancia inmunitaria,49,50 y los microbios autóctonos suelen habitar un rango relativamente limitado de tejidos (p. ej., el tracto gastrointestinal, la piel, etc.). La relación humano-patógeno, por otro lado, se ha desarrollado principalmente a través de una carrera armamentística evolutiva, en la que el huésped ha desarrollado mecanismos de eliminación de patógenos (como receptores de células inmunitarias y péptidos antimicrobianos), y los patógenos han desarrollado innumerables técnicas de evasión inmunitaria (como patrones moleculares asociados a patógenos atípicos y reclutamiento de inhibidores del complemento).
Además, muchos patógenos infectan y se diseminan a múltiples tejidos, lo que requiere la capacidad de unirse a muchos componentes diferentes de la matriz extracelular y la superficie celular.1–4 Debido a estas relaciones evolutivas contrastantes, los patógenos pueden unirse a muchas más proteínas humanas o ser reconocidos por ellas que las muestras de microbiota endógena. De hecho, en nuestros estudios con bacterias comensales, encontramos que las bacterias que fueron anotadas a través de ProTraits como "patógenas en mamíferos" estaban significativamente enriquecidas en la unión a proteínas del huésped en comparación con otros comensales.
En algunos casos, nuestro análisis reveló muchas interacciones patógeno-humano predichas para algunos organismos. En el ejemplo más llamativo, identificamos 317 socios únicos de interacción con el huésped de Borrelia de Lyme. Se sabe que estas espiroquetas son reconocidas por muchas moléculas del sistema inmunitario, reclutan una amplia variedad de inhibidores del sistema inmunitario y se unen a numerosos receptores de adhesión y componentes de la ECM para facilitar la infección, diseminación y colonización de una amplia gama de tipos de tejido.56,57 En consonancia con sus considerables capacidades de interacción con el huésped, Borrelia expresa más de 150 proteínas de superficie externa a lo largo de su ciclo de enfermedad.23, BASEHIT proporciona así un registro detallado del lado del huésped de la red de interacción de Borrelia, aunque se necesita trabajo adicional para validar estas interacciones e identificar sus socios de unión microbiana correspondientes. Los análisis de las proteínas unidas también revelaron múltiples mecanismos potenciales intrigantes de patogénesis de la enfermedad. Por ejemplo, examinamos O. tsutsugamushi, el agente intracelular del tifus de los matorrales. Dado que estas bacterias infectan a los humanos en forma extracelular e invaden rápidamente las células humanas,61 las analizamos tanto en su forma extracelular como intracelular. Encontramos que O. tsutsuga mushi extracelular, pero no intracelular, se unía a CD68, una proteína altamente expresada por monocitos y macrófagos.62 Es importante destacar que O. tsutsugamushi se localiza junto con monocitos y macrófagos CD68+, posiblemente infectando estas células como medio de diseminación.63 Los resultados presentados aquí indican una interacción directa entre CD68 y O. tsutsuga mushi, lo que lleva a la posibilidad de que este pueda ser un mecanismo que media la invasión de células CD68+. Además, O. tsutsugamushi también se unió a un receptor de quimiocinas ampliamente expresado, CXCR4,64,65 que el VIH utiliza para infectar células T CD4+ vírgenes a través de la proteína viral gp120.66 Curiosamente, se ha descubierto que una proteasa unida a la superficie de O. tsutsugamushi comparte un alto grado de homología con la región de unión a CXCR4 de gp120, y O. tsutsugamushi induce inmunidad protectora cruzada contra el VIH al interferir con la unión de gp120 a CXCR4. En este trabajo, describimos la posible unión directa de O. tsutsugamushi a CXCR4 y sugerimos un posible papel de este receptor en la patogenicidad del tifus de los matorrales, así como mecanismos adicionales mediante los cuales O. tsutsugamushi podría influir en la coinfección por VIH. Nuestro trabajo también demostró que los esporozoítos, gametocitos y trofozoítos de Plasmodium se unen a una amplia gama de proteínas implicadas en las respuestas a las citoquinas. Se ha creído durante mucho tiempo que una respuesta inmunitaria excesiva es en parte responsable de la patogénesis de la malaria,67–69 y algunas de las proteínas a las que se unen nuestras muestras de Plasmodium se correlacionan con la malaria grave. Por ejemplo, los esporozoítos se unieron a quimiocinas como CXCL9 y el receptor CD74, aunque estas interacciones no se observaron en los análisis de gametocitos y trofozoítos.
Trabajos previos han revelado la interacción con CD74, y el ligando de Plasmodium identificado se produce en los esporozoítos y otras etapas dentro del huésped.31 No se había informado previamente de una interacción con CXCL9, aunque esta podría ocurrir a través de un ligando expresado de forma ubicua similar. CXCL9 se sobreexpresa en el cerebro de ratones con malaria cerebral experimental, y los ratones deficientes en CXCL9 no desarrollan malaria cerebral.30 Esto sugiere la posibilidad de que la unión identificada de CXCL9 de Plasmodium pueda contribuir a la malaria cerebral debido a una desregulación inmunitaria. También identificamos gametocitos de P. falciparum unidos al receptor de citocinas IL-15Ra. Se ha demostrado que IL-15 facilita la eliminación del parásito a través de una respuesta inmunitaria de tipo I, y se ha demostrado que el tratamiento con IL-15 protege a los ratones contra la malaria cerebral.70 Esto plantea la posibilidad de que Plasmodium pueda unirse al receptor de IL-15 para interferir con las respuestas inmunitarias mediadas por IL-15 y evadir la eliminación del huésped. El deterioro de la eliminación de Plasmodium y la desregulación inmunitaria de esta manera podrían contribuir a complicaciones más graves. Analizamos múltiples cepas de L. interrogans y L. biflexa con y sin tratamiento con NaCl para estimular la producción de factores de virulencia adaptativos al huésped.
Las leptospiras se encuentran en ambientes de baja osmolaridad, como el suelo y el agua, y se adaptan al ambiente del huésped, de mayor osmolaridad, tras la infección.
Las espiroquetas producen diferentes proteínas de superficie externa en respuesta a su entorno, y el tratamiento con NaCl modifica el perfil antigénico hacia un estado más adaptado al huésped durante el crecimiento in vitro. Observamos que las leptospiras tratadas con NaCl interactuaban con numerosas proteínas únicas, incluyendo la hormona antidiurética vasopresina y uno de sus receptores. Curiosamente, una manifestación de la leptospirosis grave es la insuficiencia renal acompañada de un aumento del volumen urinario y una disminución de la osmolalidad de la orina, síntomas compatibles con una actividad deficiente de la vasopresina.33 De hecho, una glicolipoproteína aislada de leptospiras patógenas, pero no de leptospiras no patógenas, bloquea la actividad de la vasopresina en un modelo in vitro de riñones de cobaya.71 Encontramos que L. interrogans se unía a la vasopresina de forma dosis-dependiente. Mostramos una interacción directa entre Leptospira patógena y vasopresina, lo que implica que este es un posible mecanismo molecular de leptospirosis grave y sugiere posibles vías para tratamientos de leptospirosis. Las comparaciones de cribados con varias genoespecies de Borrelia de Lyme demostraron que las cepas de la genoespecie B. bavariensis —que está asociada con manifestaciones neurológicas de la enfermedad de Lyme36— se unieron de forma única a muchas proteínas que se encuentran en el cerebro y el sistema nervioso central. Dado que la infección por B. bavariensis a menudo conduce a neuroborreliosis, estas interacciones específicas del cerebro pueden ser mecanismos de patogénesis. También comparamos cribados de B. burgdorferi expuestos a varias temperaturas de cultivo y encontramos que Borrelia expuesta a 37 °C (que imita el entorno del huésped) se unió de forma única a proteínas relacionadas con la señalización del EGF, incluido el propio EGF. Además, observamos que el tratamiento con EGF induce cambios en la expresión génica de B. burgdorferi que recuerdan a las etapas posteriores de la infección del huésped.²⁵ Si bien se ha demostrado que factores ambientales como la temperatura, el pH y los nutrientes inducen cambios en la expresión génica de B. burgdorferi, ahora hemos encontrado cambios transcripcionales debidos a la unión directa de una proteína del huésped.²³,⁷²,⁷³ Asimismo, dado que esta interacción y la regulación génica resultante se potencian al exponer B. burgdorferi a 37 °C, se podría hipotetizar que B. burgdorferi adaptado al huésped produce un receptor de EGF específico para coordinar esta expresión génica específica de la etapa.
Observamos una unión generalizada de PDI por parte de patógenos intracelulares, lo que implica que estas interacciones son posibles dianas para terapias de amplio espectro para diversas enfermedades infecciosas humanas. Aunque frecuentemente se las considera proteínas residentes del retículo endoplasmático, las PDI también son secretadas por una amplia variedad de tipos celulares.⁴¹ Se ha demostrado que el reclutamiento de estas PDI extracelulares es esencial para la invasión celular por patógenos intracelulares, incluyendo A. phagocytophilum y E. chaffeensis,⁴⁵,⁴⁶ así como por varios virus.⁷⁴⁻⁷⁶ En este estudio, observamos interacciones de PDI previamente caracterizadas,⁴⁵ y observamos la unión de PDI, hasta ahora no descrita, por parte de O. tsutsugamushi, Rickettsia spp. y B. duncani. Además, demostramos que O. tsutsugamushi y R. montanensis utilizan las PDI como método de invasión celular. La adhesión e invasión celular por O. tsutsugamushi y R. montanensis son multifactoriales,⁷⁷⁻⁸³ lo que conduce a una inhibición robusta, aunque incompleta, de la invasión por bacitracina (y rescate por TCEP), como se observa aquí. Sin embargo, este grado de inhibición refleja lo que hemos observado con otros patógenos rickettsiales. Si se consideran los resultados de nuestro cribado BASEHIT, esto indica que la interacción con PDI podría ser una estrategia generalizada para la invasión de células huésped en una amplia gama de patógenos intracelulares. Por lo tanto, las terapias dirigidas a las interacciones con las PDI del huésped —en lugar de dirigirse a los propios microbios— podrían representar una estrategia de tratamiento para pacientes infectados por patógenos intracelulares que interactúan con PDI. Aunque los efectos adversos de los inhibidores de PDI no selectivos impiden su uso como terapias,84,85 se han generado inhibidores de PDI específicos que son bien tolerados en estudios preclínicos.85,86
Los inhibidores selectivos de PDI que actúan sobre las PDI secretadas específicas que utilizan los patógenos podrían representar antibióticos eficaces y de amplio espectro, menos susceptibles a la resistencia a los antibióticos. En conjunto, este estudio proporciona una base de datos fundamental sobre las interacciones entre humanos y patógenos para respaldar una amplia gama de estudios futuros que investiguen los mecanismos evolutivos y moleculares de la patogénesis de las enfermedades transmitidas por vectores.
El trabajo futuro podría centrarse en las interacciones conservadas entre muchos patógenos, como las PDI y los patógenos intracelulares. Estos estudios podrían detallar las presiones evolutivas que conducen a dicha evolución convergente o servir de base para la genómica comparativa de los patógenos, con el fin de identificar motivos conservados que faciliten dichas interacciones. Estos y otros hallazgos podrían permitir la identificación de agentes antimicrobianos y terapias adaptadas mecanísticamente, que se necesitan con urgencia para los patógenos transmitidos por vectores.

Limitaciones del estudio
Las pruebas presentadas aquí tienen limitaciones importantes. En primer lugar, las pruebas BASEHIT solo pueden capturar interacciones entre patógenos y proteínas humanas individuales; Por lo tanto, no se pueden observar interacciones que requieran un complejo proteico humano. De manera similar, muchas interacciones conocidas no se observaron en nuestros análisis, lo que indica que algunos miembros de la biblioteca no se plegaron correctamente en la superficie de la célula de levadura. Alternativamente, es posible que las condiciones de cultivo utilizadas no hayan generado el espectro completo de proteínas de unión expresadas en los patógenos para la interacción con la proteína del huésped. Este punto se ve reforzado por los efectos observados de la osmolaridad y la temperatura del cultivo en los resultados de BASEHIT para Leptospira y Borrelia.
Finalmente, validamos ortogonalmente y caracterizamos funcionalmente un subconjunto relativamente pequeño de los pares proteína-patógeno del huésped detectados.
Por lo tanto, se justifica un estudio adicional para validar biofísicamente y determinar el impacto funcional de una mayor proporción de las interacciones de BASEHIT.

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