La bacteria Pseudomonas aeruginosa puede prosperar en entornos tan diferentes como el tejido húmedo y cálido de nuestros pulmones y la superficie seca y privada de nutrientes de la pared de una oficina. Tal adaptabilidad lo hace problemático en la atención médica, donde causa infecciones en casos de fibrosis quística,cáncer, VIH y otras afecciones inmunocomprometidas, pero también lo convierten en un tema fascinante para el estudio. Pseudomonas ¿sobrevivir en tantos entornos? ¿Y podemos usar ese conocimiento para controlarlo?
Con el apoyo de una subvención de $ 600,000 de tres años de la National Science Foundation, la investigadora del Instituto Politécnico Rensselaer RPI Blanca Barquera está abordando el problema, explorando los mecanismos bioquímicos que protegen Pseudomonas en sus muchos hábitats. El proyecto se basa en la experiencia de Barquera con proteínas de transporte, moléculas en la membrana celular que sirven como guardianes entre el interior de una célula y el mundo exterior.
"Estos organismos pueden vivir en todas partes, en condiciones con una enorme variedad de suministro de alimentos, niveles de sal, temperatura, nivel de ácido / base y nivel de oxígeno. Y tenemos que preguntarnos: ¿cómo pueden hacer esto?"Barquera, profesora asociada de ciencias biológicas y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios. "Para que los organismos sobrevivan en tantos ambientes diferentes, el interior de la célula debe seguir siendo un lugar hospitalario para la bioquímica de la vida, independientementede lo que sucede afuera. Y hay proteínas en la membrana que son responsables de esto ".
En su laboratorio, Barquera busca comprender los mecanismos de estas proteínas enzimas que pueblan la membrana celular y determinar el papel que desempeñan las proteínas y los gradientes de iones que generan en la fisiología de las células. Su trabajoproporciona información fundamental sobre la forma en que operan las bacterias, tanto cuando son beneficiosas como cuando son perjudiciales.
La investigación de Barquera cumple la visión de The New Polytechnic, un paradigma emergente para la educación superior que reconoce que los desafíos y oportunidades globales son tan complejos que ni siquiera la persona más talentosa que trabaja sola. Rensselaer sirve como una encrucijada para la colaboración.- trabajando con socios en todas las disciplinas, sectores y regiones geográficas, para abordar los desafíos globales, y aborda algunos de los desafíos tecnológicos más apremiantes del mundo, desde la seguridad energética y el desarrollo sostenible hasta la biotecnología y la salud humana. El Nuevo Politécnico es transformador en el mundoimpacto de la investigación, en su pedagogía innovadora y en la vida de los estudiantes de Rensselaer.
Las proteínas de transporte constituyen la interfaz activa entre la célula y el medio ambiente, y entre las proteínas más importantes están las que transportan iones - átomos o moléculas con una carga eléctrica neta positiva o negativa - dentro y fuera de la célula, Dijo Barquera. Las proteínas transportadoras de iones mantienen concentraciones favorables de iones dentro de la célula y también están en el corazón de la producción de energía. El transporte de iones de hidrógeno y sodio cargados positivamente, llamados cationes, crean gradientes que proporcionan energía para diversos procesos celulares, comomotilidad celular, importación de nutrientes y extrusión de productos químicos que son tóxicos para la célula.
En el proyecto actual, "Control del transporte de Na + y H + en la adaptación bacteriana", los investigadores tratarán de comprender cómo permiten el transporte de proteínas que mueven los cationes de hidrógeno y sodio a través de la membrana celular Pseudomonas para ajustar su metabolismo a diferentes condiciones ambientales.
Barquera analizará varias proteínas de transporte, incluyendo NQR, que mueve el sodio del interior al exterior de la célula; NUO, que mueve los protones del interior al exterior de la célula; y anti-portadores de sodio / protón, que intercambian ionespara mantener un pH constante y concentraciones iónicas dentro de la célula.
"En el laboratorio, podemos eliminar las proteínas de una en una y ver qué sucede con los organismos. Si eliminas la proteína asociada con el intercambio de sal, ¿cómo viven? ¿Pueden vivir? ¿Cómo compensarán?""Para evaluar esto, podemos medir sus actividades y determinar su función. Es una batería de experimentos en los que lo somete a muchas combinaciones y observa los resultados y aprende sobre el organismo".
En investigaciones anteriores con Pseudomonas , Barquera mostró cómo una molécula de señalización que la bacteria secreta bajo altas densidades de población causa un colapso en la cadena respiratoria, matando a parte de la población y provocando la creación de una biopelícula resistente a los antibióticos entre los sobrevivientes. Su trabajo varía desde aislar proteínas en untubo de ensayo para establecer el mecanismo de la proteína, para comprender el papel más importante de la proteína dentro de la célula, incluidas sus interacciones con otras proteínas y vías.
Además de las aplicaciones en ecología bacteriana, este conocimiento es importante para muchas áreas de la biotecnología, como la remediación de desechos, la ingeniería metabólica y la producción bacteriana de productos naturales y artificiales, donde la adaptación a las nuevas condiciones es importante.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer RPI . Original escrito por Mary L. Martialay. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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