Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego han descubierto cómo funciona un nuevo sistema inmunitario para proteger a las bacterias de los bacteriófagos fagos, virus que infectan específicamente a las bacterias. Este nuevo sistema es inusual en el sentido de que funciona por infección abortiva: ellas células bacterianas infectadas se autodestruyen para evitar que la infección se propague a otras células.
El par de documentos, publicado el 10 de enero de 2020 por célula molecular , proporciona nueva información que podría emplearse para mejorar el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a múltiples fármacos al refinar la terapia con fagos o incluso desencadenar deliberadamente la autodestrucción bacteriana.
"La infección abortiva es un concepto antiguo, pero sigue siendo controvertido: una célula bacteriana esencialmente toma una para el equipo, se suicida en lugar de ser utilizada para producir más fagos", dijo el autor principal Kevin Corbett, PhD, profesor asociado de celulary medicina molecular en la Escuela de Medicina de UC San Diego.
"Se ha debatido si es lógico o no, desde un punto de vista evolutivo, que los organismos unicelulares hagan esto. Pero si pensamos en las bacterias como una comunidad cooperativa, una biopelícula, más que como células individuales, tiene sentido."
El laboratorio de Corbett no siempre se centró en las bacterias. Por lo general, estudian cómo las células de mamíferos se dividen para dar lugar a espermatozoides y óvulos, un proceso llamado meiosis. Un aspecto de la meiosis que les interesa particularmente es cómo una familia de proteínas específica, llamada proteínas HORMA, ayudan a mantener la estabilidad del genoma durante esta división celular especializada. Pero cuando un estudio de 2015 publicado por bioinformáticos de los Institutos Nacionales de Salud predijo que algunas bacterias también podrían producir proteínas HORMA, y que estas proteínas podrían estar involucradas en un nuevo tipo de sistema inmunológicoCorbett estaba intrigado.
"Soy un científico básico, y estoy particularmente interesado en las conexiones evolutivas entre proteínas y vías que nunca esperarías estar relacionadas", dijo Corbett, quien también es un científico visitante en la sucursal de San Diego de LudwigInstituto de Investigación del Cáncer. "Entonces me pregunté, ¿qué podrían estar haciendo estas proteínas en las bacterias?"
Se han secuenciado sus genomas en casi 75,000 bacterias diferentes. De ellas, Corbett dijo que este nuevo sistema de defensa se encuentra en aproximadamente el 10 por ciento. Su equipo clonó el sistema, ahora llamado CBASS, en una cepa de laboratorio de E. coli que generalmente es sensible a la infección por fagos. "Nos emocionó descubrir que CBASS proporcionaba inmunidad casi absoluta a los fagos", dijo Corbett.
Profundizando más, el equipo continuó descifrando una serie de detalles bioquímicos y estructurales sobre el sistema de defensa CBASS, que contiene varias proteínas. Descubrieron que las proteínas HORMA detectan la infección, luego estimulan una segunda proteína para sintetizar una segunda molécula mensajeraA su vez, esta molécula activa una enzima nucleasa que destruye el genoma de la bacteria, mata la célula y también evita que el fago se replique e infecte otras células.
Después de caer en desgracia hace un siglo, los fagos se están explorando una vez más como una terapia para infecciones bacterianas resistentes a múltiples fármacos. Según Corbett, los investigadores, incluidos los del Centro de Aplicaciones y Terapias de Fagos Innovadoras de UC San Diego, podrían ser capaces deuse esta nueva información mecanicista sobre los sistemas inmunes bacterianos para ajustar los fagos para evadir estos sistemas, haciendo que las terapias con fagos sean más efectivas.
"Por otro lado, si podemos encontrar una manera de activar este sistema con un medicamento, podríamos lograr que las bacterias que contienen CBASS se maten", dijo. "Hacer algo así realmente requiere que tengamosuna comprensión clara de los mecanismos detallados en juego "
Pero primero, dijo Corbett, la pregunta más importante es comprender la gran variedad de sistemas CBASS.
"Hemos estudiado solo uno de los más de 6,000 sistemas distintos de CBASS, cada uno de los cuales codifica un conjunto diferente de sensores de infección, señalando proteínas y proteínas efectoras como la nucleasa en nuestro sistema. Entendiendo cómo estos diferentes conjuntos de partes funcionan juntas,y cómo las bacterias las han mezclado y emparejado a medida que han evolucionado, nos dará una imagen más completa de cómo funciona todo y cómo podríamos intervenir mejor ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Heather Buschman, PhD. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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