Los investigadores que han revelado una forma altamente eficiente en que las bacterias usan toxinas para interrumpir la respuesta inmune dicen que hasta ahora, el truco de estas toxinas ha sido subestimado en la ciencia.
Las bacterias dañan el cuerpo al liberar toxinas, proteínas que son venenos excepcionalmente efectivos. Siempre dirigidas a las moléculas esenciales, las toxinas generalmente van detrás de moléculas que son escasas o cuya función es enviar señales importantes. En ambos casos, solo un pequeño número deSe requieren toxinas para causar daño.
En contraste, algunas toxinas parecen desviarse de estas estrategias al apuntar a proteínas altamente abundantes.
Un nuevo estudio muestra que una toxina relacionada con el cólera y otras enfermedades, que se enfoca en un objetivo proteico popular y abundante, también desactiva una molécula escasa, pero de manera engañosa. La toxina convierte la proteína común en veneno contra elotra proteína esencial y mucho menos abundante en un proceso que hace que la célula inmune sea inútil.
Es importante comprender cómo funcionan las toxinas porque son clave para permitir que las bacterias causen enfermedades. Con algunas de las toxinas más letales, las liberadas por las bacterias que causan tos ferina y disentería, por ejemplo, una sola molécula de toxinapuede matar una célula entera
"Parece que esta toxina siguió algunas de las estrategias de campo de batalla más sofisticadas mucho antes de que fueran inventadas por humanos: reconoce que para ganar la guerra, uno no necesita matar a todos los soldados. Todo lo que se necesita es enviaren un espía para reclutar a unos pocos soldados que traicionarán a su propio ejército y neutralizarán a los oficiales ", dijo Dmitri Kudryashov, profesor asistente de química y bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio y autor principal del estudio.
"Este hallazgo sugiere que con otras toxinas que parecen actuar en estructuras muy abundantes, es probable que en realidad no sepamos cómo funcionan"
La investigación se publica en la edición del 31 de julio de 2015 de la revista ciencia .
En este caso, los soldados son la proteína actina, que es producida en abundancia por casi todas las células humanas y es un jugador muy importante en la respuesta del cuerpo a una enfermedad infecciosa. En particular, la actina es un motor molecular que habilita las células inmunesperseguir y comer bacterias invasoras. Al estar presente en grandes concentraciones, es fácil de encontrar para los invasores.
"Por todas estas razones, la actina es un objetivo común para muchas toxinas bacterianas", dijo Kudryashov.
Una toxina que se sabe que tiene una afinidad particular por la actina es la ACD dominio de reticulación de la actina. Esta toxina es liberada por diferentes bacterias, incluidas las que causan afecciones potencialmente mortales: el cólera Vibrio cólera , septicemia o gastroenteritis por comer ostras crudas infectadas Vibrio vulnificus y enfermedades gástricas que amenazan a las personas con sistemas inmunes debilitados Aeromonas hydrophila .
Investigaciones anteriores habían demostrado que ACD encadena varias moléculas de actina de una manera que agota su capacidad de funcionar adecuadamente, restringiendo la forma en que las células inmunes neutralizan las bacterias. Pero Kudryashov y sus colegas notaron que se necesitaría una cantidad significativa de la toxina para lograr esto.resultado.
Las toxinas bacterianas son asesinos increíblemente eficientes por una buena razón, dijo. El sistema inmune humano generalmente tiene éxito en la lucha contra los invasores al matar bacterias y neutralizar toxinas, lo que significa que las bacterias a menudo no tienen la oportunidad de producir y entregar gran cantidad de toxina parasus celdas objetivo
Debido a que las bacterias son astutas sobre el secuestro del sistema inmune, y sabiendo que una sola molécula de las toxinas bacterianas más letales puede matar una célula, los investigadores sospecharon que una cantidad menor de la toxina ACD podría desactivar las células al atacar algo menos común que la actina misma.
En un ejercicio asumiendo que la actina es el objetivo principal, los investigadores estimaron que una sola molécula de ACD introducida en una célula animal típica tomaría seis meses para desactivar la mitad de la actina en la célula, lo que sugiere que cualquiera de las actinas no es laobjetivo real o esta toxina no es efectiva en pequeñas dosis.
En cultivos que usan células de revestimiento intestinal, los científicos descubrieron que la toxina envenenó las células mientras que solo se vio afectada una pequeña cantidad de actina. Ese tipo de poder generó nuevas preguntas sobre cómo funciona la ACD.
La actina está presente en las células en dos formas diferentes: un monómero, o una sola molécula, y un filamento, que es una cadena de esas moléculas unidas. El ensamblaje y desmontaje oportuno de estas cadenas es clave para la forma en que la actina permite a las células inmunesperseguir y comer bacterias.
ACD crea una reacción química que une moléculas individuales de actina en un grupo irregular llamado oligómero. Estos oligómeros no se pueden usar para crear las hebras de actina porque sus nuevas formas ya no les permiten encajar.
"Esencialmente, ACD hace que la actina sea venenosa contra sus socios vinculantes", dijo Kudryashov.
Aquí es donde se hace evidente un objetivo más preciso. Una proteína llamada formina tiene un trabajo específico para ensamblar los filamentos de actina. Una vez que la ACD forma los oligómeros de actina, estos oligómeros se unen a la formina mucho más fuertemente que una sola molécula de actina, bloqueando la actividad de la formina..
"Por lo tanto, ACD efectivamente secuestra formina al convertir moléculas de actina en nuevos venenos potentes", dijo la coautora correspondiente Elena Kudryashova, científica investigadora en química y bioquímica en el estado de Ohio.
Al estar bloqueada por oligómeros, la formina no puede ayudar en el ensamblaje de los filamentos de actina. Cuando estos filamentos de actina no se producen, la célula ya no puede funcionar correctamente.
Los investigadores confirmaron el efecto de ACD sobre formina en una variedad de experimentos.
"Lo que vemos es que las concentraciones muy bajas de esta toxina toxina se forman de manera muy eficiente", dijo el primer autor David Heisler, un estudiante graduado en el Programa de Bioquímica del Estado de Ohio. "Esto establece un mecanismo de toxicidad completamente nuevo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Emily Caldwell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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