| Data: |
2025 |
| Resum: |
Les infeccions causades per patògens multiresistents són actualment una de les principals amenaces globals per a la salut que la humanitat ha d'afrontar. Les resistències als agents antimicrobians poden ser adquirides de forma natural pels microorganismes, però el principal problema sorgeix d'una mala praxis en la utilització d'aquestes molècules en l'àmbit clínic i agropecuari. A causa de l'aparició cada cop més freqüent de soques bacterianes multiresistents als antibiòtics convencionals, existeix la necessitat de desenvolupar noves molècules antimicrobianes. Davant d'aquesta problemàtica, els pèptids i proteïnes antimicrobianes es presenten com a potencials molècules d'ús terapèutic per afrontar infeccions que no poden ser tractades amb antibiòtics convencionals. Els pèptids i proteïnes antimicrobianes s'expressen habitualment en múltiples éssers vius, incloent-hi els humans, i poden ser optimitzades i produïdes de forma artificial per tal de desenvolupar noves teràpies antimicrobianes. Estudis realitzats durant els últims anys en models d'infecció de ratolí han revelat que la RNasa 6 és una proteïna antimicrobiana que juga un paper essencial en mantenir l'esterilitat al tracte urinari i prevenir infeccions causades per Escherichia coli i altres bacteris uropatogènics. Curiosament, existeix un polimorfisme de la RNasa 6 que es troba en una proporció molt elevada en diverses regions, principalment a Àsia, segons recullen les dades del projecte "1000 Genomes Study". Aquest polimorfisme causa la substitució aminoacídica d'una arginina per una glutamina a la posició 66, reduint la capacitat de la RNasa 6 per a interaccionar amb les membranes bacterianes i induir la seva lisi. L'activitat antimicrobiana reduïda d'aquest polimorfisme de la RNasa 6 podria estar relacionada amb una major predisposició a patir infeccions urinàries. Al nostre laboratori hem dissenyat una sèrie d'RNases quimèriques que combinen una elevada activitat ribonucleasa amb una alta activitat antimicrobiana contra múltiples espècies bacterianes. Aquestes RNases són capaces de disminuir l'adquisició de resistència d'Acinetobacter baumannii a la colistina. La supressió de l'activitat catalítica de les RNases quimèriques mitjançant mutagènesi dirigida ha demostrat que la capacitat per a hidrolitzar RNA és essencial perquè la RNasa pugui inhibir els mecanismes d'adquisició de resistència a la colistina. També s'han realitzat estudis comparatius entre les RNases quimèriques i parentals que han revelat que la capacitat de les RNases per a interaccionar amb les membranes bacterianes i induir-ne la lisi és també important. Per tant, les evidències indiquen que la capacitat de la RNasa per a reprimir l'adquisició de resistència a la colistina en A. baumannii ve donada per un doble mecanisme de trencament de paret bacteriana i degradació de l'RNA citosòlic. Finalment, hem desenvolupat un mètode per monitoritzar l'adquisició de resistència als antibiòtics en biofilms bacterians, que hem testat amb les nostres RNases quimèriques. En resum, aquesta tesi ha explorat l'impacte d'un polimorfisme poblacionalment freqüent de la RNasa 6 en la seva activitat antimicrobiana i la potencial relació que pot tenir amb un major risc de patir infeccions urinàries. A més, s'han estudiat els mecanismes que permeten que les RNases humanes quimèriques dissenyades al nostre laboratori puguin disminuir l'adquisició de resistència a la colistina en A. baumannii. Esperem que aquesta tesi pugui impulsar el desenvolupament de noves teràpies per a combatre les infeccions causades per bacteris multiresistents. |
| Resum: |
Las infecciones causadas por patógenos multirresistentes son actualmente una de las principales amenazas globales para la salud que la humanidad debe afrontar. La resistencia a los antimicrobianos puede adquirirse de forma natural por los microorganismos, aunque el problema principal surge de una mala praxis en la utilización de estas moléculas a nivel clínico y agropecuario. Debido a la aparición cada vez más frecuente de cepas bacterianas multirresistentes a los antibióticos convencionales, existe la necesidad de desarrollar nuevas moléculas con capacidad de hacer frente a las infecciones que causan. Ante esta problemática, los péptidos y proteínas antimicrobianas emergen como moléculas con potencial uso terapéutico para combatir infecciones que no pueden ser tratadas con antibióticos convencionales. Los péptidos y proteínas antimicrobianas son comúnmente producidos por múltiples seres vivos, incluyendo humanos, como mecanismo para prevenir infecciones. Además, estas moléculas pueden ser optimizadas y producidas de forma artificial para desarrollar nuevas terapias antimicrobianas Estudios realizados en los últimos años en modelos de infección en ratones revelan que la RNasa 6 es una proteína antimicrobiana que juega un papel esencial en mantener la esterilidad del tracto urinario y prevenir infecciones causadas por Escherichia coli y otras bacterias uropatógenas. Curiosamente, existe un polimorfismo de la RNasa 6 que se encuentra en una proporción muy elevada en varias regiones, principalmente Asia, según los datos del proyecto "1000 Genomes Study". Este polimorfismo causa la sustitución aminoacídica de una arginina por una glutamina en la posición 66, lo que reduce la capacidad de la RNasa 6 para interaccionar con las membranas bacterianas e inducir su lisis. La actividad antimicrobiana disminuida de este polimorfismo de la RNasa 6 podría estar relacionada con una mayor predisposición a sufrir infecciones urinarias. En nuestro laboratorio, hemos diseñado una serie de RNasas quiméricas que combinan una gran capacidad para hidrolizar RNA con una elevada actividad antimicrobiana frente a múltiples especies bacterianas. Estas RNasas son capaces de disminuir la capacidad de Acinetobacter baumannii para adquirir resistencia a colistina. La generación de mutantes catalíticos de las RNasas quiméricas ha demostrado que la capacidad para hidrolizar RNA es esencial para que las RNasas puedan inhibir los mecanismos de adquisición de resistencia a colistina. También se han realizado estudios comparativos entre las RNasas quiméricas y parentales que han revelado que la capacidad de las RNasas para interaccionar con las membranas bacterianas e inducir su lisis es también importante. Por tanto, las evidencias indican que la capacidad de la RNasa para reprimir la adquisición de resistencia a colistina en A. baumannii se debe a un doble mecanismo: rotura de la pared bacteriana y degradación de RNA citosólico. Finalmente, hemos desarrollado un método para monitorizar la adquisición de resistencia a antibióticos en biofilms bacterianos, el cual hemos testado con nuestras RNasas quiméricas. En resumen, esta tesis ha explorado el impacto de un polimorfismo poblacionalmente frecuente de la RNasa 6 en su actividad antimicrobiana y la potencial relación que puede tener con un mayor riesgo de sufrir infecciones urinarias. Además, se han investigado los mecanismos que permiten que las RNasas humanas quiméricas diseñadas en nuestro laboratorio puedan disminuir la adquisición de resistencia a colistina en A. baumannii. Esperamos que esta tesis pueda impulsar el desarrollo de nuevas terapias para combatir infecciones causadas por bacterias multiresistentes. |
| Resum: |
Infections caused by multi-drug resistant pathogens are currently one of the major challenges to global health. Microorganisms can acquire antimicrobial resistance as part of a natural process; however, the primary issue lies in the misuse of these agents in clinical settings, as well as in agriculture and livestock industries. Given the increasing prevalence of infections caused by bacteria resistant to traditional antibiotics, there is an urgent need to develop novel molecules capable of combating these resistant pathogens. In this context, antimicrobial peptides and proteins emerge as promising candidates with potential therapeutic applications for fighting multi-drug resistant bacteria. These molecules are naturally produced by various living organisms, including humans, as a defence mechanism against infections. Moreover, they can be optimized and synthetically produced to develop innovative antimicrobial therapies. Recent studies in mouse infection models have revealed that RNase 6 is an antimicrobial protein that plays a crucial role in maintaining sterility in the urinary tract, helping to prevent infections caused by Escherichia coli and other uropathogenic bacteria. Interestingly, there is a polymorphism in RNase 6 that is highly prevalent in some regions, particularly in Asia, according to data from the 1000 Genomes Project. This polymorphism results in the substitution of arginine with glutamine at position 66 of the protein, which diminishes RNase 6's ability to interact with bacterial membranes and induce membrane leakage. The reduced antimicrobial activity of RNase 6 may be associated with an increased susceptibility to urinary tract infections. In our laboratory, we designed a series of chimeric RNases that combine a strong ability to hydrolyze RNA with enhanced antimicrobial activity against multiple bacterial species. These RNases are capable of limiting Acinetobacter baumannii's ability to develop resistance to colistin. The creation of catalytic mutants of the RNase chimeras demonstrated that RNA hydrolysis is essential for the RNases to inhibit the mechanisms underlying colistin resistance. Additionally, comparative studies between the chimeric and parental RNases revealed that the ability of RNases to permeabilize bacterial membranes is also important. Therefore, the evidence suggests that the capacity of these RNases to prevent colistin resistance in A. baumannii is mediated by a dual mechanism: bacterial membrane permeabilization and degradation of cytosolic RNA. Finally, we have developed a method to monitor the acquisition of antibiotic resistance in bacterial biofilms, which we have tested with our chimeric RNases. To sum up, this thesis explored the impact of a common RNase 6 polymorphism on its antimicrobial activity and its potential association with an increased risk of urinary tract infections. Additionally, it examined the mechanisms by which the chimeric RNases designed in our laboratory can limit colistin resistance in A. baumannii. We hope that this work will contribute to the development of new therapies to combat infections caused by multi-drug resistant bacteria. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Col·lecció: |
Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Ribonucleases ;
Ribonucleasas ;
Proteïnes antimicrobianes ;
Antimicrobial proteins ;
Proteínas antimicrobianas ;
Resistència als antibiòtics ;
Antibiotic resistance ;
Resisténcia a los antibióticos ;
Ciències Experimentals |
visitant ::
identificació
