Atrapar a los infractores in fraganti
Químicos desarrollan una novedosa herramienta para descifrar infecciones bacterianas en tiempo real
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Xiang David LI, del Departamento de Química de la Universidad de Hong Kong (HKU), ha desarrollado una novedosa herramienta química para revelar cómo las bacterias se adaptan al entorno del huésped y controlan sus células. Esta herramienta puede utilizarse para investigar las interacciones bacterianas con el huésped en tiempo real durante una infección, algo que no es fácil de conseguir con otros métodos. Los hallazgos se han publicado recientemente en una revista científica internacional de primer orden: Nature Chemical Biology.
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Las bacterias patógenas, aunque sólo son menos de un centenar, amenazan gravemente la salud humana en todo el mundo. Por ejemplo, la infección por Mycobacterium tuberculosis causa tuberculosis, que provoca más de un millón de muertes al año. Era la enfermedad infecciosa más mortífera del mundo hasta que fue superada por el COVID-19. A pesar de la eficacia de los tratamientos antibióticos, la tuberculosis multirresistente se ha convertido en un problema creciente en todo el mundo. Por ello, una comprensión más completa de cómo las bacterias infectan a su huésped humano es clave para desarrollar nuevos fármacos y terapias.
Cuando las bacterias se encuentran con su huésped (por ejemplo, células humanas), envían "asesinos" (proteínas de factores de virulencia) que "secuestran" importantes actores proteicos del huésped para sembrar el caos durante la invasión. Por tanto, investigar qué factores de virulencia segregan las bacterias y a qué proteínas del huésped se dirigen es crucial para comprender las infecciones bacterianas. Sin embargo, puede resultar extremadamente difícil identificar a estos actores clave entre las "calles abarrotadas" (la excesiva matriz celular del huésped).
Para hacer frente a este reto, el grupo del profesor Li diseñó un aminoácido multifuncional no natural llamado foto-ANA que sólo marca las proteínas de la bacteria manipulada, pero no las del huésped durante la infección. Con la ayuda de su asa alquino, foto-ANA puede conjugarse con fluorescencia o biotina mediante una reacción química ganadora de un premio Nobel (química "click"), lo que permite visualizar y enriquecer las proteínas bacterianas marcadas del complejo entorno del huésped. Así, Photo-ANA sirve de "agente encubierto" para recabar información y etiquetar a todos los "asesinos" enviados por las bacterias. Y lo que es más importante, foto-ANA también contiene un grupo de diazirina que puede "esposar" las proteínas de virulencia bacteriana a las proteínas diana del huésped al exponerlas a la luz ultravioleta (UV), pillándolas in fraganti.
Mediante el uso de foto-ANA, el grupo del profesor Li perfiló exhaustivamente la adaptación de la Salmonella, bacteria que puede causar diarrea grave, al entorno del huésped y reveló la amplia interacción entre la Salmonella y el huésped durante las distintas fases de la infección, lo que permitió identificar interacciones conocidas y algunas recién descubiertas. Además, el enfoque basado en la foto-ANA puede aplicarse fácilmente a otras bacterias patógenas e incluso a otros patógenos como los hongos.
Con esta nueva herramienta química, los científicos pueden ahora investigar en tiempo real la actividad de las bacterias en el interior del huésped. En el futuro, esta herramienta puede ayudarnos a descifrar las interacciones ocultas de bacterias mortales con el huésped y los mecanismos de las superbacterias multirresistentes, lo que ampliará nuestra comprensión de las enfermedades infecciosas e inspirará nuevos tratamientos.
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