Los científicos descubren cómo las bacterias utilizan gotas de proteína líquida para superar el estrés
Los científicos han revelado cómo las bacterias fabrican minúsculas gotitas líquidas a partir de proteínas para ayudarlas a sobrevivir a entornos difíciles y reducir así sus posibilidades de ser eliminadas por los antibióticos.
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El estudio revela cómo los agresomas -gotas líquidas minúsculas ensambladas a partir de varias proteínas diferentes- se forman en respuesta al aumento del estrés experimentado por las bacterias, y que éstas pueden formar agresomas que tienen más éxito para sobrevivir a estas tensiones.
El equipo de investigación, dirigido conjuntamente por científicos de la Universidad de York y la Universidad de Pekín, descubrió que el estrés ambiental estaba relacionado con la reducción del nivel de una sustancia química llamada ATP -conocida como la "moneda universal de la energía celular"- dentro de las bacterias. Se cree que esta reducción puede afectar a la solubilidad de proteínas celulares clave que las animan a reunirse en gotas.
El estudio podría ayudar a resolver el misterio de cómo ciertos tipos de bacterias pueden tanto sobrevivir a tratamientos prolongados de antibióticos como, mediante la mutación de sus genes, aumentar la probabilidad de formar una resistencia completa contra los antibióticos.
Mediante el uso de microscopía óptica avanzada y modelización computacional, los investigadores demostraron que la formación de gotas se explica por la física de la "separación de fases líquido-líquido".
Los científicos afirman que las fuerzas de atracción entre las moléculas en solución las impulsan a unirse para formar conjuntos semiestables que tienen interesantes propiedades líquidas y, en el caso de los agresomas, comprenden hasta varios cientos de moléculas de diferentes proteínas. Las moléculas de un aggresoma se mueven libremente, como en cualquier líquido, y se intercambian con otras moléculas fuera del aggresoma.
Al reunir en gotas las proteínas esenciales para los procesos celulares básicos, las bacterias las almacenan eficazmente durante el estrés mientras la célula se apaga, manteniéndolas a salvo para cuando el entorno nocivo retroceda y ayudando a la célula a recuperarse de nuevo.
El coautor del estudio, el profesor Mark Leake, del Departamento de Física y del Departamento de Biología de la Universidad de York, dijo: "Nuestro estudio demuestra que los agresomas en las bacterias son estructuras muy dinámicas; son lo que describiríamos como 'orgánulos celulares', pero carecen del tipo de membrana en el exterior que solemos encontrar en orgánulos mejor estudiados, como el núcleo dentro de nuestras propias células.
"Depender de estructuras más fijas, como los orgánulos con membrana, es demasiado lento: no permiten a las bacterias responder con la suficiente rapidez a un entorno que cambia rápidamente, ya que se necesita tiempo para crear y romper una membrana y para seleccionar qué componentes moleculares pueden entrar y salir. Los agresomas superan este problema al no utilizar ninguna membrana. En su lugar, sorprendentemente, las bacterias han adaptado la física básica de la separación de fases en los líquidos para ayudarles a sobrevivir".
Un equipo internacional de investigadores de múltiples disciplinas, como la biofísica, la microbiología, la genética, las matemáticas y la informática, ha contribuido a la investigación.
El equipo utilizó etiquetas fluorescentes en las moléculas de la proteína agresoma para rastrear su ubicación en las células vivas de la bacteria E. coli, muy similares a las que se encuentran en nuestros intestinos. Emplearon modelos matemáticos y simulaciones informáticas para determinar cómo la separación de fases líquido-líquido da lugar a la formación observada de gotas de proteína altamente dinámicas.
El profesor Leake añadió: "La única manera de obtener esta nueva comprensión es a través de un gran equipo con experiencia que abarca múltiples disciplinas, utilizando los avances en biofísica experimental de mi equipo, enfoques teóricos innovadores del equipo de Tom McLeish en York, y la genética bacteriana de vanguardia del grupo de Fan Bai en Beijing.
"La investigación para comprender el funcionamiento de estas notables gotas líquidas biológicas a escala de moléculas individuales, como hemos hecho aquí, puede ayudarnos a entender por qué las cosas van mal en el caso de algunas enfermedades, no sólo causadas por bacterias, sino también en condiciones del sistema inmunológico y en la demencia que parecen implicar conjuntos moleculares similares a las gotas. Puede ayudar a allanar el camino hacia nuevos fármacos que impidan la formación de ciertas gotas o se dirijan a ellas para su descomposición".
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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