Ya sea que crezca en un charco de agua sucia o dentro del cuerpo humano, grandes grupos de bacterias deben coordinar su comportamiento para realizar tareas esenciales que no podrían realizar individualmente. Las bacterias logran esta coordinación a través de un proceso llamado detección de quórum enque los microorganismos producen y secretan pequeñas moléculas llamadas autoinductores que pueden ser detectadas por las células bacterianas vecinas. Solo cuando hay una gran cantidad de bacterias pueden los niveles de autoinductores secretados acumularse hasta el punto en que la comunidad puede detectarlos y responder de manera coordinadagrupo.
En un artículo publicado el mes pasado en patógenos PLoS , un equipo de investigadores dirigido por el investigador asociado postdoctoral Sampriti Mukherjee y la profesora Bonnie Bassler del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton reveló la existencia de una nueva molécula sensora de quórum que aumenta la virulencia de la bacteria patógena Pseudomonas aeruginosa . El hallazgo podría ayudar a los investigadores a desarrollar nuevos medicamentos antimicrobianos para tratar las infecciones graves causadas por esta bacteria.
P. aeruginosa es un organismo increíblemente adaptable que puede crecer en ambientes que van desde el suelo y el agua dulce hasta los tejidos de plantas y animales. Prospera en las superficies de los equipos médicos y, por lo tanto, es una causa importante de infecciones adquiridas en el hospital, causando condiciones que ponen en peligro la vidacomo la neumonía y la sepsis en pacientes vulnerables. La bacteria se ha vuelto resistente a los antibióticos de uso común, por lo que el desarrollo de nuevos antimicrobianos es una prioridad tanto para los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades como para la Organización Mundial de la Salud.
La detección de quórum es crucial para P. aeruginosa adaptabilidad de. El proceso regula el desarrollo de biopelículas, las estructuras tridimensionales formadas por grandes comunidades bacterianas que promueven su capacidad para establecer y mantener infecciones ". P. aeruginosa las cepas que albergan mutaciones en la maquinaria de detección de quórum están atenuadas por la virulencia y, por lo tanto, interferir con la detección de quórum es prometedora para el desarrollo de nuevas terapias antimicrobianas ", dijo Bassler, profesor de Squibb en Biología Molecular en la Universidad de Princeton y unInvestigador del Instituto Médico Howard Hughes.
P. aeruginosa posee una maquinaria de detección de quórum similar a otras especies de bacterias. Por ejemplo, produce una enzima llamada RhlI que sintetiza una molécula autoinductora conocida como N-butanoil-L-homoserina lactona, o C4-HSL. Esta molécula puede unirse yactivar una proteína llamada RhlR que regula la expresión de múltiples genes que P. aeruginosa necesita formar una biopelícula y / o infectar a un huésped.
En teoría, eliminar RhlI o RhlR debería tener el mismo efecto en P. aeruginosa células, ya que la última proteína no debería poder funcionar sin el autoinductor producido por la primera. Pero los investigadores, liderados por el compañero posdoctoral Sampriti Mukherjee, notaron que las colonias bacterianas que carecían de RhlI formaron biopelículas inusualmente lisas, mientras que las cepas que carecían de RhlR se formaronbiopelículas que estaban mucho más arrugadas de lo normal.
Los investigadores demostraron que en las biopelículas, muchos genes solo dependían de RhlR, no de RhlI. "Eso sugirió que RhlR puede ser activado por una molécula alternativa, además de C4-HSL", dijo Bassler.
Los investigadores descubrieron que las bacterias que carecen de RhlI, que por lo tanto no pueden sintetizar el autoinductor C4-HSL, aún secretan una molécula capaz de activar RhlR. Bassler y sus colegas aún no saben qué es esta molécula, pero parece ser bastantediferente de C4-HSL. "Actualmente estamos trabajando para purificar e identificar esta molécula", dijo Bassler.
Crucialmente, la activación de RhlR por esta molécula desconocida puede ser importante para P. aeruginosa capacidad de infectar animales. Mukherjee y el equipo descubrieron que las bacterias que carecían de RhlI eran tan efectivas como las bacterias de tipo salvaje para infectar tanto a los gusanos redondos como a los ratones. Pero las bacterias que carecían de RhlR eran mucho menos virulentas y mucho menos capaces de crecer dentro de estosanimales ". Dirigirse a RhlR con inhibidores de moléculas pequeñas podría proporcionar un camino emocionante para el desarrollo de nuevos fármacos antimicrobianos", dijo Bassler.
La capacidad de RhlR para ser activada por moléculas distintas también podría ayudar a explicar P. aeruginosaAdaptabilidad de Bassler y sus colegas especulan que diferentes ambientes podrían estimular niveles discretos de producción de las diferentes moléculas autoinductoras, cada una de las cuales podría activar RhlR, o una proteína relacionada llamada LasR, para inducir la expresión de los genes específicos que la bacteria necesita paraprosperar en esa ubicación en particular.
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Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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