La luz derramada sobre la estructura de resolución atómica del tubo de ADN fágico
Un hito metodológico
Dado que los fagos son capaces de destruir las bacterias, son de particular interés para la ciencia. Los investigadores básicos del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) de Berlín están especialmente interesados en el tubo utilizado por los farmacéuticos para implantar su ADN en las bacterias. En colaboración con colegas del Forschungszentrum Jülich y del Hospital Universitario de Jena, han revelado ahora la estructura tridimensional de este componente fágico crucial en la resolución atómica. La clave del éxito fue la combinación de dos métodos: la RMN de estado sólido y la microscopía crioelectrónica. El estudio acaba de ser publicado en la revista Nature Communications.
Visualisierung: Barth van Rossum, FMP
Con la creciente resistencia a los antibióticos, los fagos se han convertido cada vez más en el centro de la investigación. Los fagos son virus naturales con una propiedad muy útil: implantan su ADN en las bacterias y proliferan allí hasta que la célula bacteriana es finalmente destruida. Por eso también se les llama bacteriófagos (comedores de bacterias).
Este enfoque ya ha demostrado que combate las bacterias multirresistentes a las drogas. El año pasado, el caso de una niña de Inglaterra llegó a los titulares, cuando se curó de una grave infección resistente a los antibióticos usando fagos artificiales.
Sin embargo, el uso generalizado de la terapia fágica todavía está muy lejos. Muchos de los principios subyacentes que son claves para avanzar en esta terapia aún no se entienden. Por ejemplo, antes se sabía poco sobre la apariencia de la arquitectura exacta del tubo utilizado por los fagos para implantar su ADN en las bacterias. Ahora los científicos del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) de Berlín, junto con colegas del Forschungszentrum Jülich y del Hospital Universitario de Jena, han logrado revelar la estructura tridimensional de este componente fágico crucial en la resolución atómica.
Diseñado para transportar el ADN
"La estructura y la flexibilidad del tubo de ADN unido a la cápsula en forma de icosaedro recuerda en cierto modo a una columna vertebral", declaró el profesor Adam Lange de la FMP, describiendo uno de los nuevos hallazgos. "Parece estar perfectamente diseñado para transportar el ADN".
Los investigadores pudieron obtener conocimientos fascinantes sobre la estructura y la función de esta sofisticada vía de transporte de ADN - en este caso, a partir de una variante de la fágica SPP1 - combinando de forma innovadora la RMN de estado sólido con la microscopía crioelectrónica (crioEM). El grupo de investigación de Lange siguió desarrollando la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) especialmente para esta tarea con una beca del ERC; el experto en crio-mecánica, el profesor Gunnar Schröder del Forschungszentrum Jülich, realizó las investigaciones de la microscopia electrónica. Además, se necesitaban nuevos algoritmos de modelización para la combinación por ordenador de los dos conjuntos de datos para la determinación de la estructura. Estos algoritmos fueron desarrollados por el Profesor Michael Habeck del Hospital Universitario de Jena. "La clave del éxito fue la combinación de los dos métodos, lo que representó un hito metodológico", comentó el profesor Lange.
Mientras que la RMN en estado sólido es ideal para visualizar estructuras flexibles y detalles diminutos, la crio-EM proporciona una visión de la arquitectura global. La imagen resultante muestra que seis proteínas gp17.1 se organizan en anillos apilados, formando un tubo hueco. Los anillos están conectados por enlazadores flexibles, haciendo que el tubo sea muy flexible. "Ahora somos capaces de entender cómo el ADN cargado negativamente es repelido desde la pared interior del tubo flexible, igualmente cargada negativamente, pasando a través de él sin problemas", explicó Maximilian Zinke de FMP, autor principal del estudio que ahora se publica en Nature Communications. "La bacteria es finalmente destruida por esta vía".
Un hito para la biología estructural integrada
Según el líder del grupo, Adam Lange, además de representar un salto cuántico en la investigación de los fagos, el trabajo también avanzará en la "biología estructural integrada", el término para la combinación de estos dos métodos complementarios.
Gracias a la reciente instalación de un nuevo microscopio electrónico de alta resolución Titán Krios, la infraestructura necesaria para lograrlo ya está disponible en el Campus Berlín-Buch. Además, pronto se añadirá un dispositivo de 1,2 gigahercios a los espectrómetros de RMN existentes. "Equipado con crio-EM y el espectrómetro de RMN más sensible del mundo, estaremos muy presentes en la biología estructural integradora en el futuro", entusiasmó Adam Lange. "Esto ofrece brillantes perspectivas para el campus y para el centro de investigación de Berlín."
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.
Publicación original
M. Zinke, K. A. Sachowsky, C. Öster, S. Zinn-Justin, R. Ravelli, G. F. Schröder, M. Habeck, A. Lange; "Architecture of the flexible tail tube of bacteriophage SPP1"; Nature Communications
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