Su cuerpo es un país de las maravillas. Un país de las maravillas repleto de billones de bacterias, eso es. Pero no es tan horrible como podría parecer. De hecho, hay pruebas crecientes de que muchos aspectos de nuestra salud están estrechamente relacionados con la composición y la resistencia denuestros compatriotas microscópicos, aunque todavía no está claro exactamente cómo.
Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han descubierto que estos autoestopistas microbianos, conocidos colectivamente como el microbioma humano, están produciendo decenas de miles de proteínas tan pequeñas que han pasado desapercibidas en estudios previos. Las proteínaspertenecen a más de 4.000 nuevas familias biológicas que, según se prevé, estarán involucradas en, entre otros procesos, la guerra librada entre diferentes cepas bacterianas mientras compiten por la primacía en los codiciados nichos biológicos, la comunicación de célula a célula entre microbios y sus huéspedes involuntarios, ylas tareas críticas del mantenimiento diario que mantienen a las bacterias felices y saludables.
Debido a que son tan pequeños, de menos de 50 aminoácidos de longitud, es probable que las proteínas se plieguen en formas únicas que representan bloques de construcción biológicos no identificados previamente. Si las formas y funciones de estas proteínas se pueden recrear en el laboratorio,podría ayudar a los investigadores a avanzar en la comprensión científica de cómo el microbioma afecta la salud humana y allanar el camino para el descubrimiento de nuevos fármacos.
Se publicará un documento que describe los resultados de la investigación el 8 de agosto Celda . Ami Bhatt, MD, PhD, profesora asistente de medicina y genética, es la autora principal. La académica posdoctoral Hila Sberro, PhD, es la autora principal.
'Un punto ciego claro'
"Es sumamente importante comprender la interfaz entre las células humanas y el microbioma", dijo Bhatt. "¿Cómo se comunican? ¿Cómo se protegen las cepas de bacterias de otras cepas? Es probable que estas funciones se encuentren en proteínas muy pequeñas,que puede ser más probable que las proteínas más grandes se secreten fuera de la célula "
Pero el tamaño minúsculo de las proteínas había dificultado identificarlas y estudiarlas utilizando métodos tradicionales.
"Hemos tenido más probabilidades de cometer un error que de adivinar correctamente al tratar de predecir qué secuencias de ADN bacterianas contienen estos genes muy pequeños", dijo Bhatt. "Así que hasta ahora, hemos ignorado sistemáticamente su existencia. Ha sidoun punto ciego claro "
Puede ser intimidante para los no iniciados pensar demasiado sobre la gran cantidad de bacterias que viven en y dentro de cada uno de nosotros. Representan muchas más células dentro y sobre el cuerpo humano que las células humanas reales. Sin embargo, estos pasajeros pequeñosrara vez son maliciosos. En cambio, ayudan con nuestra digestión, complementan nuestra dieta y, en general, nos mantienen en nuestro mejor momento. Pero en muchos casos, ha sido difícil separar las minucias moleculares detrás de esta asociación.
Bhatt y sus colegas se preguntaron si se podrían encontrar respuestas en las proteínas pequeñas que sabían que probablemente se moverían a través de las redes lanzadas por otros estudios centrados en el microbioma. Razonaron que las proteínas pequeñas son más propensas que sus primos más grandes a deslizarsela membrana celular para transmitir mensajes, o amenazas, al huésped vecino o a las células bacterianas. ¿Pero cómo identificar y estudiar a estos pequeños Houdinis?
"El genoma bacteriano es como un libro con largas cadenas de letras, solo algunas de las cuales codifican la información necesaria para producir proteínas", dijo Bhatt. "Tradicionalmente, identificamos la presencia de genes que codifican proteínas en este libro buscandocombinaciones de letras que indican las señales de 'inicio' y 'detención' que intercalan genes. Esto funciona bien para proteínas más grandes. Pero cuanto más pequeña es la proteína, más probable es que esta técnica produzca grandes cantidades de falsos positivos que enturbian los resultados ".
Una gran sorpresa
Para abordar el problema, Sberro decidió comparar posibles genes codificadores de proteínas pequeñas entre muchos microbios y muestras diferentes. Aquellos que se identificaron repetidamente en varias especies y muestras tenían más probabilidades de ser verdaderos positivos, pensó. Cuando aplicó elAl analizar grandes conjuntos de datos, Sberro no encontró los cientos de genes que ella y Bhatt esperaban, sino decenas de miles. Las proteínas que se pronostica que los genes podrían codificar podrían clasificarse en más de 4,000 grupos relacionados, o familias, que podrían estar involucradasen procesos biológicos clave como la comunicación intercelular y la guerra, así como las tareas de mantenimiento necesarias para mantener la bacteria saludable.
"Honestamente, no sabíamos qué esperar", dijo Bhatt. "No teníamos ninguna intuición sobre esto. El hecho de que encontró miles de nuevas familias de proteínas definitivamente nos sorprendió a todos".
Los investigadores confirmaron que los genes codifican proteínas verdaderas al mostrar que se transcriben en ARN y se transportan al ribosoma para su traducción, pasos clave en la vía de producción de proteínas en todos los organismos. Ahora están trabajando con colaboradores para aprender más sobre las proteínas"e identificar aquellos que podrían ser importantes para las bacterias que luchan por el espacio en nuestra alfombra intestinal. Dichas proteínas podrían servir como nuevos antibióticos o medicamentos para uso humano, creen".
"Las proteínas pequeñas se pueden sintetizar rápidamente y las bacterias podrían usarlas como interruptores biológicos para alternar entre estados funcionales o para desencadenar reacciones específicas en otras células", dijo Bhatt. "También son más fáciles de estudiar y manipular que las proteínas más grandes,lo que podría facilitar el desarrollo de fármacos. Anticipamos que esta será una nueva área valiosa de biología para el estudio ".
Otros coautores de Stanford son el estudiante graduado Brayon Fremin; los académicos posdoctorales Soumaya Zlitni, PhD, y Fredrik Edfors, PhD; y Michael Snyder, PhD, profesor y presidente de genética.
Investigadores de One Codex, el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía, el Centro de Investigación de Ciencias Biomédicas Alexander Fleming en Grecia y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley también contribuyeron al estudio.
El estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud otorga HG000044, K08CA184420, P30CA124435 y 1Ro1AT010123201, la Fundación PhRMA, el Departamento de Energía de EE. UU. Y un Premio Damon Runyon de Investigador Clínico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Original escrito por Krista Conger. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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