Cuando bacterias como Salmonella o Yersinia causa fiebre, diarrea o dolor abdominal, están funcionando pequeñas "agujas de inyección": su sistema de secreción tipo 3, o T3SS para corto, dispara proteínas de virulencia bacteriana directamente en las células huésped eucariotas. Los investigadores han pensado en usar dispositivos de inyección bacteriana paraintroducir proteínas en las células eucariotas. Un equipo de investigación de Max Planck ha logrado controlar el sistema de inyección de forma optogenética, es decir, con luz. En el futuro, esto permitirá utilizar el sistema en aplicaciones biotecnológicas o médicas.
El T3SS es esencial para la virulencia en muchos patógenos humanos importantes, incluidos Salmonella , Shigella y patogénico Escherichia coli , que causa varios millones de muertes por año. También es importante en infecciones hospitalarias, por ejemplo, por Pseudomonas aeruginosa , donde la presencia de un T3SS funcional se asocia con una mayor mortalidad en modelos animales y una mayor resistencia a los antibióticos, enfermedad grave y un mal pronóstico en humanos infectados.
En consecuencia, el T3SS se considera un objetivo central para posibles terapias que podrían afectar su función y prevenir infecciones. Por otro lado, el secuestro de este sistema bacteriano ofrecería la posibilidad de un suministro controlado de proteínas a las células huésped a través del T3SS, como en uncaballo de Troya. La inyección de proteínas a través de T3SS es rápida y eficiente: un solo inyectable puede transferir varios miles de proteínas efectoras en pocos segundos.
Sin embargo, a pesar de lo poderoso que es el sistema de inyección T3SS, está lejos de ser preciso, para decepción de los investigadores. "Tan pronto como un T3SS contacta con cualquier célula huésped, dispara su carga inmediatamente. Esto es desfavorable para las aplicacionesen biotecnología o medicina, donde queremos apuntar a tipos de células específicas, por ejemplo, en terapia tumoral ", dice Andreas Diepold, líder del grupo de investigación en el Instituto Max-Planck de Microbiología Terrestre en Marburg.
inyección de proteína a través del interruptor de encendido / apagado
Pero ahora Andreas Diepold y su equipo han dado un gran paso más cerca de este objetivo: lograron controlar el inyectable T3SS utilizando un interruptor de luz molecular. Esto permitirá a los científicos inyectar proteínas en las células eucariotas en un momento y lugar precisos "."Durante mi beca posdoctoral en Oxford, descubrí que algunas partes del T3SS son dinámicas", recuerda Andreas Diepold. "Se intercambian constantemente entre este aparato y el interior de la célula". El científico aplicó sus hallazgos al joven campo de investigación deoptogenética. El principio de esta técnica es que las interacciones proteicas pueden controlarse con una velocidad de milisegundos cambiando su conformación cuando se estimula con luz de longitudes de onda específicas, lo que permite un control rápido y específico de procesos moleculares definidos en sistemas biológicos.
El doctorado Florian Lindner acopló el componente dinámico T3SS con una parte de este interruptor de interacción optogenética, mientras que su otra parte estaba anclada a la membrana bacteriana. Al exponer las bacterias y las células huésped a la luz azul, la disponibilidad de los componentes T3SS y, en consecuencia, elLa función del T3SS podría activarse y desactivarse.
Aplicando LITESEC a la investigación de tumores
Dado que el sistema es flexible con respecto a qué tipo de proteínas se inyectan, puede usarse de muchas maneras. En colaboración con Thorsten Stiewe de la Universidad de Philipps en Marburg, el grupo de investigación utilizó el nuevo sistema para atacar y matar a los cultivadoscélulas tumorales. El grupo ahora planea usar esta técnica para futuras investigaciones básicas y para el desarrollo de una aplicación adicional.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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