Biólogos de la Universidad de Purdue identificaron una nueva vía por la que las bacterias secuestran las células sanas durante una infección, lo que podría proporcionar un objetivo para nuevos antibióticos.
Zhao Qing Luo, profesor asociado de ciencias biológicas, el cual dirigió el estudio, dijo que su equipo descubrió una nueva enzima utilizada por la bacteria Legionella pneumophila , la cual causa la Enfermedad del Legionario, para controlar su célula hospedadora, con el fin de establecer su residencia, ya que se trata de una bacteria intracelular.
“La Enfermedad del Legionario es una forma grave de pneumonía, y este hallazgo puede conducir al diseño de una nueva terapia que puede salvar vidas”, dijo Luo. “Al mismo tiempo, esto proporciona una gran comprensión de dos mecanismos generales: la infección bacteriana y los procesos de señalización celular en organismos superiores, como los humanos”.
Una infección exitosa de Legionella pneumophila requiere la liberación de cientos de proteínas en las células hospedadoras, las cuales alteran diversas funciones, para convertir un medio ambiente natural hostil en uno adecuado para la replicación bacteriana. Estas proteínas aprovechan las cascadas de señalización existentes en el interior de las células hospedadoras, en las que una señal externa, como puede ser el caso de una hormona, desencadena una cascada de ligeras modificaciones en las proteínas, la cual finaliza sobre un determinado gen, el cual cambia el comportamiento de las células, dijo.
“Los patógenos tienen éxito porque conocen cómo se transmite la información en nuestras células y éstos amplifican algunas determinadas señales ó bloquean otras, con el objetivo de evadir el sistema inmune ó impedir que la célula se defienda. A pesar de que comprendemos esto, no conocemos mucho sobre cómo las proteínas liberadas por las bacterias pueden lograr esto y cómo funciona. Esta vez hemos sido capaces de identificar una enzima y ver cómo ésta interrumpe y manipula una vía de señalización, con el objetivo de crear un mejor ambiente para ella misma”.
Recientemente se han identificado las vías de señalización implicadas y el descubrimiento de Luo, con ayuda del estudiante Yunhao Tan, también proporciona una idea clave de este proceso. Este estudio fue realizado con los fondos del Instituto Nacional de Salud y se ha publicado un artículo en la prestigiosa revista Nature.
Esta vía de señalización implica una nueva forma de modificación de proteínas denominada AMPilación, con el fin de retransmitir las instrucciones para cambiar el comportamiento de la célula, y se ha encontrado que puede ser utilizada por casi todos los organismos.
La enzima bacteriana descubierta por el equipo de Purdue, denominada SidD, invierte ó retiene el proceso de AMPilación.
“No había conocido antes si el proceso de señalización por AMPilación era reversible ó si era regulado por enzimas específicas. Ahora sabemos qué es y tenemos un panorama más completo, que nos permitirá utilizarlo como una herramienta científica para obtener más información sobre los complejos procesos celulares. Al ser capaz de activar y desactivar esta señalización, podemos controlar diferentes actividades y detectar mecanismos que no veríamos en unas condiciones fisiológicas normales”.
La bacteria afecta a las funciones de la célula hospedadora de manera diferente durante las diferentes fases del proceso de infección, aprovechando las vías de señalización para activar ó desactivar ciertas actividades normales de la célula. La proteína SidD detiene el proceso de AMPilación 4 horas después del inicio de la infección, con el fin de revertir una modificación temprana, que sería perjudicial para la célula hospedadora si esta no se modifica.
“Durante el proceso de infección, las bacterias pueden desencadenar reacciones que pueden llevar a la muerte de la célula hospedadora. Por supuesto, este no es el interés de la bacteria, ya que si no, no sería capaz de replicarse y continuar con la infección, por lo que la bacteria ha desarrollado mecanismos para neutralizar este tipo de reacciones y mantener viva a la célula hospedadora”
Además Luo dijo que es necesaria una investigación adicional de la estructura y de la función de la enzima SidD, para entender mejor el proceso de infección y su participación en otros procesos celulares.
“Cuanto más podamos aprender acerca de un agente infeccioso, mejor equipados estaremos para diseñar una estrategia para luchar contra él. Antes de crear una nueva terapia con antibióticos, debemos de entender lo suficientemente la enzima para encontrar las moléculas necesarias para inhibir su actividad. Ya que las bacterias han coevolucionado con el hombre durante miles de años, las bacterias nos ofrecen algunas de las mejores herramientas para entender la complejidad de los procesos celulares”.
Luo tiene planes para investigar la enzima SidD y otras proteínas utilizadas por la bacteria Legionella pneumophila.
Fuente: Science Daily
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