Los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han identificado una molécula que juega un papel clave en la comunicación e infección bacteriana. Sus hallazgos agregan una nueva palabra al diccionario molecular del neumococo y pueden conducir a nuevas formas de manipular la bacteria y prevenir la infección.el laboratorio de la profesora asociada de ciencias biológicas Luisa Hiller, se publica en la edición del 11 de octubre de PLOS Patógenos .
Los organismos de todo el mundo se comunican en sus propias formas únicas: los humanos usan palabras, las abejas bailan y las luciérnagas brillan. Decodificar el lenguaje común de una comunidad proporciona la capacidad de comprender e influir en el comportamiento de la comunidad.
¿Qué pasa si las bacterias también tienen su propio idioma? Si entendemos esa sintaxis, ¿podríamos simplemente pedirle a las bacterias que dejen de enfermarnos?
Estas preguntas están en el centro de la investigación de Hiller. Su laboratorio está investigando la "lingüística bacteriana", intentando identificar las "palabras" que usan las bacterias para comunicarse. Esperan armar un diccionario que brinde a los investigadores el vocabulario que necesitan manipularpatógenos mortales.
El laboratorio de Hiller está desentrañando cómo la comunicación bacteriana contribuye a la enfermedad y la resistencia a los antibióticos, centrándose en el neumococo bacteriano.
El neumococo coloniza con frecuencia a niños y ancianos. Puede habitar la parte posterior de la garganta sin causar ningún síntoma, pero cuando se propaga a los tejidos más allá de la garganta, puede causar una enfermedad leve a grave. El neumococo es la principal causa de enfermedad respiratoria superiory una causa común de neumonía e infecciones del oído pediátrico. En todo el mundo, es responsable de más de un millón de muertes cada año.
El neumococo se forma y prospera en comunidades llamadas biopelículas. La comunidad proporciona un entorno donde las células se comunican, cooperan y luchan. La biopelícula también protege a las bacterias de las intervenciones antimicrobianas y sirve como caldo de cultivo para la resistencia a los antibióticos.
En la biopelícula, el neumococo secreta muchas moléculas que parecen ser utilizadas para la comunicación, diciéndole a las células que migren, se multipliquen y se adapten. A pesar de su papel potencial en la propagación de la enfermedad, mucho sobre estas palabras moleculares es un misterio.
"Si conocemos el significado de las palabras bacterianas, quizás podamos eliminarlas del sistema o manipularlas para que el neumococo no se vuelva patógeno", dijo Hiller.
en el PLOS Patógenos estudio, el estudiante graduado de Ciencias Biológicas Surya Aggarwal identificó una molécula neumocócica previamente no caracterizada ¬- una nueva palabra ¬- la llamó BriC. Él y sus colegas en el laboratorio Hiller descubrieron que BriC juega un papel crítico en el desarrollo de biopelículas al enviar señales a las bacterias paraproducir más biopelículas durante la competencia, un estado metabólico que posibilita múltiples funciones celulares, incluido el intercambio de ADN. BriC es la primera pista de los investigadores para comprender cómo las células en competencia interactúan con otras células para organizarse en una biopelícula.
Los autores del estudio también encontraron que en el contexto de la enfermedad, BriC parece hacer que las infecciones neumocócicas sean más robustas.
"Las células que crecen dentro de una biopelícula son altamente recalcitrantes al tratamiento con antibióticos", dijo Aggarwal. "Dado este vínculo, BriC asume una mayor importancia. Posiblemente podría ser un objetivo para hacer que las bacterias sean más sensibles al tratamiento con antibióticos".
En un giro final, los investigadores también descubrieron que las bacterias también pueden estar haciendo cambios semánticos en sus palabras. Determinaron que algunas cepas clínicas críticamente importantes desarrollaron una modificación para producir BriC fuera de la competencia. También produjeron más BriC y lo produjeronmás a menudo, lo que mejoró las biopelículas. Los investigadores están investigando actualmente qué podría significar esta variación para el desarrollo de la enfermedad en los niños.
"Estamos al comienzo del diccionario", dijo Hiller. "Continuaremos profundizando en el significado de BriC y las palabras bacterianas relacionadas, como un medio para manipular el lenguaje bacteriano y controlar la enfermedad".
Los autores adicionales del estudio incluyen: Rory Eutsey, Jacob West-Roberts, Wenjie Xu y Aaron Mitchell de la Universidad Carnegie Mellon; Arnau Domenech y Jan-Willem Veening de la Universidad de Lausana; Iman Tajer Abdullah y Hasan Yesilkaya de la Universidad de Leicester yUniversidad de Kirkuk y Hasan Yesilkaya de la Universidad de Leicester. Hiller también es miembro del Centro para la Excelencia en Investigación de Biopelículas en la Red de Salud Allegheny.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Salud DC-011322, el Premio al Logro Científico Stupakoff y el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad Carnegie Mellon.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Jocelyn Duffy. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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