Investigadores del Baylor College of Medicine han descubierto un nuevo mecanismo que muestra cómo los microbios pueden alterar la fisiología de los organismos en los que viven. En un artículo publicado en Biología celular natural , los investigadores revelan cómo viven los microbios dentro del gusano de laboratorio C. elegans responda a los cambios ambientales y genere señales al gusano que alteran la forma en que almacena los lípidos.
"Las interacciones microbio-huésped se conocen desde hace mucho tiempo, pero los mecanismos moleculares reales que median las interacciones eran en gran parte desconocidos", dijo el autor principal, el Dr. Meng Wang, profesor asociado de genética molecular y humana en Baylor y el Centro HuffingtonSobre el envejecimiento: "Los microbios que viven dentro de otro organismo, el huésped, pueden responder a los cambios en el medio ambiente, cambiar las moléculas que producen y, en consecuencia, influir en el funcionamiento normal del cuerpo del huésped, incluida la susceptibilidad a las enfermedades".
En este estudio, Wang y el primer autor, el Dr. Chih-Chun Lin que trabajan en el Laboratorio Wang, han diseccionado por primera vez un mecanismo molecular por el cual E. coli las bacterias pueden regular C. elegans 'almacenamiento de lípidos
cómo E. coli cambia el almacenamiento de lípidos en C. elegans
C. elegans es un modelo de gusano de laboratorio que los científicos usan para estudiar los mecanismos biológicos básicos en salud y enfermedad.
"Este gusano naturalmente consume y vive con bacterias en su intestino e interactúa con ellos de manera similar a la que existe entre humanos y microbios. En el laboratorio, podemos estudiar mecanismos biológicos básicos controlando el tipo de bacteria que vive dentro de este gusanoasí como otras variables y luego determinar el efecto sobre la fisiología del gusano ", dijo Wang.
En este estudio, Wang y Lin compararon dos grupos de gusanos. Un grupo recibió bacterias que habían crecido en un ambiente rico en nutrientes. El otro grupo de gusanos recibió el mismo tipo de bacterias, pero había crecido en condiciones nutricionalmente pobres.Ambos grupos de gusanos recibieron la misma cantidad y tipo de nutrientes, la única diferencia fue el tipo de ambiente en el que las bacterias habían crecido antes de ser administradas a los gusanos.
Curiosamente, los gusanos que transportan bacterias que provienen de un entorno nutricionalmente pobre tenían en sus cuerpos el doble de la cantidad de grasa presente en los gusanos que viven con las bacterias que provienen del entorno nutricionalmente rico.
Luego, los investigadores llevaron a cabo más experimentos y determinaron que fue la falta del aminoácido metionina en el ambiente nutricionalmente pobre lo que provocó que las bacterias se adaptaran al producir diferentes compuestos que luego iniciaron una cascada de eventos en el gusano que condujo aacumulación adicional de grasa. Además, los investigadores observaron que los tejidos que muestran acumulación adicional de grasa también tenían sus mitocondrias fragmentadas. Se sabe que las actividades de las mitocondrias, el equilibrio entre su fusión y ruptura, están estrechamente relacionadas con las actividades metabólicas.
Un mecanismo que revela conexiones insospechadas
Los investigadores encontraron que las bacterias fueron capaces de desencadenar la fragmentación mitocondrial y luego la acumulación adicional de lípidos porque los intermedios moleculares que las bacterias habían desencadenado les permitieron 'establecer comunicación' con las mitocondrias.
"Hemos encontrado evidencia por primera vez de que las bacterias y las mitocondrias pueden 'comunicarse entre ellas' a nivel metabólico", dijo Wang.
Las bacterias y las mitocondrias son como parientes lejanos. La evidencia evolutiva sugiere fuertemente que las mitocondrias descienden de bacterias que ingresaron a otros tipos de células y se incorporaron a su estructura. Las mitocondrias juegan papeles esenciales en muchos aspectos del metabolismo celular, pero también mantienen genes muy similares alos de sus ancestros bacterianos.
"Es interesante que las moléculas que generan las bacterias pueden sonar en la comunicación entre las mitocondrias y regular su equilibrio de fusión y fisión", dijo Wang. "Nuestros hallazgos revelan este tipo de lenguaje común entre bacterias y mitocondrias, a pesar de que son evolutivamente distantes de cada unootro."
Algunos componentes de este lenguaje común involucran proteínas como NR5A, Patched y Sonic Hedgehog. Este último es de particular interés para los investigadores porque no ha estado involucrado en la regulación del metabolismo de los lípidos y la dinámica mitocondrial antes.
"Los microbios en el microbioma pueden afectar muchos aspectos de las funciones de su huésped, y aquí presentamos un nuevo mecanismo molecular que media la comunicación microbio-huésped", dijo Wang. "Descubrir un mecanismo nos anima a investigar otros que pueden estar relacionados con otrosaspectos fisiológicos, como la respuesta al estrés y el envejecimiento, entre otros "
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Materiales proporcionado por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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