Las poblaciones bacterianas plantean un enigma intrigante: en las llamadas poblaciones isogénicas, todas las bacterias tienen los mismos genes, pero aún se comportan de manera diferente, por ejemplo, crecen a diferentes velocidades. Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria ahoraresolvió una parte de este rompecabezas estudiando cómo la bacteria Escherichia coli divide un complejo de proteínas que desintoxica las células al bombear múltiples fármacos, como antibióticos, fuera de la célula. Descubrieron que cuando una bacteria se divide en dos, las proteínas de la bomba se distribuyen de modo que una célula herede más proteínas de la bomba que la otra.Las células bacterianas que heredan más proteínas de la bomba crecen más rápidamente en bajas concentraciones de antibióticos. Particionar la proteína de la bomba es una forma de lograr diferentes comportamientos en una población bacteriana, y podría ser un trampolín para desarrollar resistencia a los antibióticos.en ciencia , fue realizado por un dúo interdisciplinario: un experimentalista, Tobias Bergmiller, y una teórica, Anna Andersson, de los grupos de C? Lin Guet y Gašper Tka? Ik en IST Austria.
Una población bacteriana está compuesta por miles de bacterias individuales, todas con la misma composición genética. Pero estos individuos pueden tener una variedad de fenotipos, es decir, verse y comportarse de manera diferente, debido a procesos aleatorios en las células que influyen en cómose utilizan instrucciones genéticas. Para las proteínas en el citosol, el líquido dentro de la célula, estos procesos moleculares aleatorios incluyen diferencias en la descomposición de las proteínas, o la división aleatoria en las dos células que se forman durante la división celular. En el estudio actual, elLos investigadores observaron cómo un complejo de proteínas en la envoltura celular, que rodea la célula, contribuye a esta heterogeneidad o diversidad de fenotipos.
AcrAB-TolC, el complejo proteico estudiado, es el principal complejo proteico que bombea drogas Escherichia coli células. Se encuentra en la envoltura celular, donde las proteínas se agrupan como "islas". A diferencia del citosol, donde las proteínas generalmente se mezclan bien por difusión, las proteínas en la envoltura pueden segregarse asimétricamente. Algunos de estos grupos se forman enlos polos celulares, los extremos redondeados de las bacterias en forma de bastón como Escherichia coli . En estas bacterias, las células que "nacen" en la división celular pueden distinguirse por sus polos. Una célula, la célula madre, mantiene un viejo polo celular que se originó en una división anterior, donde las proteínas de la bomba de flujo de salida se han formado de manera establegrupos
Los autores muestran que AcrAB-TolC se acumula en estos viejos polos celulares en las células madre. Estas células madre pueden bombear fármacos de manera más eficiente que las células hijas que no heredaron los polos celulares viejos. A bajas concentraciones de antibióticos, las células madre crecenmás rápido que las células hijas. En base a estas observaciones, los investigadores desarrollaron un modelo matemático para identificar cómo esta división sesgada de la bomba de drogas afecta a la población bacteriana. Descubrieron que las células madre que pueden bombear drogas rápidamente se vuelven más comunes. La población se vuelve heterogéneaa medida que este fenotipo extremo se vuelve más frecuente ya que esta heterogeneidad es de larga duración.
C? Lin Guet explica cómo la partición sesgada puede ser un paso en el camino hacia la resistencia a los antibióticos: "Investigaciones recientes de otros grupos han demostrado que las mutaciones que causan resistencia a los antibióticos pueden surgir rápidamente a bajas concentraciones de antibióticos. Estas concentraciones bajas se encuentran cada vez másen hábitats naturales o en pacientes durante tratamientos farmacológicos. De hecho, los estudios que analizan la selección debido a los antibióticos han encontrado que AcrAB, los genes que estudiamos, se amplificaron. La heterogeneidad en una población bacteriana que surge a través de un mecanismo de partición sesgada de las bombas de flujo de drogas,como identificamos en nuestro estudio, podría ser un trampolín en el camino de las poblaciones bacterianas hacia la resistencia a los antibióticos ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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