Studio delle relazioni esistenti tra infezioni batteriche e trombosi: la metallo-proteasi aureolisina da Staphylococcus aureus è capace di attivare la protrombina in alfa-trombina attiva

Fisiologicamente, la coagulazione del sangue è un processo complesso e altamente regolato che culmina nell’emostasi, evento che impedisce l’eccessiva perdita di sangue da un vaso danneggiato. La coagulazione coinvolge processi biochimici e cellulari, il cui corretto equilibrio risulta essenziale per evitare la comparsa di fenomeni patologici, come le trombosi. In seguito al danno vascolare, vengono esposte alcune proteine della matrice sottoendoteliale (e.g. collagene e fattore di von Willebrand), che reclutano ed attivano le piastrine ed altri fattori proteici della coagulazione (contact surface activation system), innescando i processi biochimici che terminano con la formazione del coagulo fisiologico. Le malattie trombotiche sono la principale causa di ospedalizzazione e di morte nei Paesi industrializzati e sono caratterizzate dalla formazione di trombi patologici. La formazione di trombi è causata dall'aumentata generazione di α-trombina (αT), enzima attivo, a partire dallo zimogeno inattivo protrombina (ProT). L’enzima α-trombina converte il fibrinogeno solubile in polimeri di fibrina insolubili e induce l'aggregazione piastrinica, causando l'ostruzione del flusso ematico attraverso il sistema circolatorio. In alcuni casi, ciò può portare a complicazioni come infarto miocardico, ictus ed embolia polmonare. La patogenesi della trombosi coinvolge diversi meccanismi, spesso non completamente compresi. Recentemente, si è ipotizzata una possibile correlazione tra infezioni batteriche e malattie trombotiche. Infatti, a livello di trombi e placche aterosclerotiche provenienti da isolati clinici di pazienti affetti da endocardite, sono stati identificati batteri organizzati in biofilm, agglomerati multicellulari di microrganismi adesi ad una superficie. La conversione della protrombina in α-trombina può avvenire in modo non specifico a causa dell'azione di diverse proteasi come tripsina (Eagle et al., 1937) ed ecarina (Kornalik et al., 1975) e, più recentemente scoperto, enzimi batterici. Studi svolti presso il laboratorio di Chimica delle Proteine del Prof. De Filippis hanno messo in luce che la subtilisina (Pontarollo et al., 2017) e la proteasi neutra (NP), rispettivamente proteasi serinica e metalloproteasi extracellulari da Bacillus subtilis, sono in grado di convertire la protrombina nelle specie attive σPre2 e ηPre2, capaci di indurre la generazione di fibrina e l’aggregazione piastrinica sul sangue intero in vitro. Tra i microrganismi patogeni in grado di interferire con il processo di emostasi, Staphylococcus aureus ha suscitato un notevole interesse da parte della comunità scientifica. Questo batterio Gram positivo è uno dei più versatili e pericolosi patogeni dell’organismo umano e, ancor oggi, una delle cause più comuni di infezione tra i pazienti ospedalizzati. S. aureus secerne due proteine, la stafilocoagulasi (SC) e la von Willebrand factor-binding protein (vWbp), in grado di attivare in maniera non proteolitica la protrombina in enzima attivo (stafilotrombina). Tuttavia, Staphylococcus lugdunensis, che non produce né SC, né vWbp, provoca gravi stati settici molto simili a quelli associati alle infezioni da S. aureus, suggerendo che altri fattori potrebbero contribuire all'alto potenziale trombotico degli stafilococchi. Questo progetto di Tesi si concentra sul ruolo pro-trombotico delle proteasi extracellulari prodotte da Staphylococcus aureus e in particolare sulla metallo-proteasi aureolisina, in grado di attivare proteoliticamente la protrombina, in α-trombina.