Cómo los patógenos de la plaga engañan al sistema inmunológico
Los investigadores muestran cómo una enzima cambia su forma y promueve la infección
La Yersinia ha propagado el miedo y el terror, especialmente en el pasado, pero hoy en día los patógenos de la plaga aún no han sido completamente erradicados. Las bacterias inyectan varias enzimas, incluyendo la enzima YopO, en los macrófagos del sistema inmunológico. Allí se activa y evita que las células de defensa encierren y digieran las bacterias de la plaga. Utilizando los últimos métodos, los científicos del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn han descifrado cómo el YopO cambia su forma y contribuye así a confundir el sistema inmunológico.
Preparar una medición en el laboratorio: Martin Peter (izquierda) y Gregor Hagelüken (derecha) del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn.
© Foto: Hamed Alai
La yersinia también incluye el patógeno de la plaga, que causó miedo y terror en todo el mundo hasta el descubrimiento de los antibióticos. Las principales epidemias han terminado, pero la Organización Mundial de la Salud (OMS) informó de un total de 1.451 muertes en 21 países entre 1978 y 1992. Las bacterias de la peste también se encuentran en roedores salvajes. La transmisión se produce principalmente a través de las pulgas, pero también a través de la infección por gotitas. "La yersinia engaña a los macrófagos del sistema inmunológico", dice el Dr. Gregor Hagelüken del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn.
El biólogo estructural ya ha realizado investigaciones en Yersinia como estudiante de doctorado en el Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones en Braunschweig. La característica especial de los patógenos de la plaga es una especie de jeringa con la que inyectan el YopO y algunas otras enzimas en los macrófagos del sistema inmunológico. Sin embargo, YopO sólo se activa cuando se une a la actina de la célula carroñera. Normalmente, la proteína actina estructural ayuda al fagocito a formar protuberancias con las que fluye alrededor de los patógenos y luego los disuelve en pequeños trozos. Durante este proceso, el macrófago pide ayuda de otras células de defensa.
YopO interrumpe la comunicación del sistema inmunológico
"Sin embargo, tan pronto como YopO se ha unido a la actina, ayuda a interrumpir la comunicación dentro del macrófago, ya no puede atacar", informa Hagelüken. "La Yersinia permanece inalterada en última instancia." Los investigadores se han estado preguntando durante bastante tiempo cómo se activa el YopO al unirse a la actina, encendiendo así el interruptor de la dramática progresión. "Los científicos de la Universidad de Oxford y de la Universidad Nacional de Singapur descifraron la estructura del YopO con actina ya en 2015", informa Martin F. Peter, colega de Hagelükens y autor principal. Sin embargo, la estructura era una especie de "imagen fija": no se podía reconocer cómo el Yopo cambia de forma cuando se une a la actina.
"Las enzimas no son estructuras rígidas, sino que tienen varias `hinges´ móviles con las que pueden cambiar de forma", explica Hagelüken. Los investigadores querían tomar dos"instantáneas": Uno de YopO solo y en una segunda pasada uno del complejo YopO/actin. Estas "imágenes de antes y después" deberían mostrar cómo los dos socios cambian de forma como resultado de la compleja formación. "Esta idea fue un reto porque el método normal de análisis de la estructura cristalina no funcionaba con el YopO libre. Resulta que es demasiado flexible para formar cristales ordenados", dice Peter.
Últimas herramientas para la elucidación de estructuras
Por lo tanto, los científicos de la Universidad de Bonn utilizaron varios instrumentos de la caja de herramientas de elucidación estructural. Junto con el Dr. Dmitri Svergun del Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Hamburgo, utilizaron el acelerador de electrones PETRA III del Sincrotrón Electrónico alemán DESY. "Los rayos X extremadamente intensos y enfocados pueden ser usados para estudiar la estructura general y los cambios estructurales de las enzimas disueltas en el agua con la ayuda de la dispersión de rayos X de ángulo pequeño", dijo Svergun.
Además, los investigadores adjuntaron marcadores de espín a ciertas posiciones de YopO y actina. Estos funcionan como puntos de medición en el paisaje en los que, por ejemplo, se puede determinar la ubicación exacta de una propiedad. "Usando los marcadores de espín, podemos usar una regla molecular - el método PELDOR - para medir las distancias nanométricas entre estas posiciones y así determinar cómo el YopO y la actina cambian de forma", informa Hagelüken. Hasta ahora se ha supuesto que YopO realiza un movimiento de plegado como tijeras tan pronto como se une a la actina. "Sin embargo, nuestros resultados indican claramente que no se trata de un movimiento más grande, sino de muchos pequeños, con los que YopO entra en el estado activo", dice Peter.
Hacia sustancias a medida
Si se detecta a tiempo, la plaga se puede curar bien con antibióticos. "Sin embargo, las bacterias pueden volverse resistentes si se usan antibióticos con frecuencia, lo que significa que los medicamentos ya no funcionan correctamente", dice Hagelüken. Si se comprenden mejor los procesos básicos de los patógenos con los que se burlan del sistema inmunitario, también sería posible desarrollar sustancias más específicas y adaptadas para inhibirlos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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