Las bacterias tienen una habilidad astuta para sobrevivir en entornos hostiles.
Por ejemplo, a través de una serie complicada de interacciones, pueden identificar, y luego desarrollar resistencia a, químicos y metales tóxicos, como la plata y el cobre. Las bacterias dependen de un mecanismo similar para defenderse de los antibióticos.
adentro E. coli bacteria, la proteína del sensor de la membrana interna CusS se moviliza de una forma agrupada al detectar iones de cobre en el ambiente. CusS recluta la proteína reguladora de la transcripción CusR y luego descompone el ATP para fosforilar a CusR, que luego activa la expresión génica para ayudar a la céluladefenderse de los iones de cobre tóxicos.
Los investigadores de Cornell combinaron la ingeniería genética, el seguimiento de una sola molécula y la cuantificación de proteínas para observar más de cerca este mecanismo y comprender cómo funciona. El conocimiento podría conducir al desarrollo de tratamientos antibacterianos más efectivos.
El artículo del equipo, "La movilización de sensores inducida por metales activa la afinidad para activar el regulador para la desintoxicación de metales en bacterias vivas", publicado el 28 de mayo en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Estábamos realmente interesados en el mecanismo fundamental", dijo Peng Chen, profesor de química Peter JW Debye en la Facultad de Artes y Ciencias y autor principal del artículo. "El concepto más amplio es que una vez que conocemos el mecanismo, entoncestal vez podamos encontrar formas mejores o alternativas de comprometer la capacidad de las bacterias para defenderse de los productos químicos tóxicos. Es de esperar que eso contribuya a diseñar nuevas formas de domesticar la resistencia bacteriana a los medicamentos ".
La resistencia de la bacteria es en realidad una operación de equipo de etiqueta, con dos proteínas trabajando juntas dentro de la célula. Una proteína CusS, en la membrana interna, detecta la presencia del químico o metal y envía una señal a una proteína reguladora CusR en el citosol o líquido intercelular. La proteína reguladora se une al ADN y activa un gen que genera proteínas de transporte, que purgan la toxina de la célula.
Por lo general, los científicos analizan estas funciones mediante el uso de ensayos bioquímicos que eliminan la proteína de la célula. Sin embargo, ese proceso evita que los científicos observen las proteínas en su entorno nativo, y se han mantenido ciertos detalles, como la disposición espacial entre las proteínas.turbio.
Para un análisis más profundo, el equipo de Chen utilizó imágenes unicelulares, mediante las cuales etiquetaron proteínas individuales en la vida E. coli con una señal fluorescente e imágenes de las proteínas una a la vez, siguiendo sus movimientos. El procedimiento produjo millones de imágenes y, en última instancia, un mapa cualitativo y finamente detallado del movimiento de las proteínas.
El equipo estaba específicamente interesado en las actividades de las proteínas sensoras, que vienen en dos variedades: las que se agrupan y las que se mueven alrededor de la membrana interna. Los investigadores encontraron que cuando E. coli encuentra cobre, la variedad móvil y flotante de las proteínas sensoras aumenta en número mientras que la facción agrupada se reduce. Las proteínas sensoras movilizadas interactúan con la proteína reguladora e inician una serie compleja de pasos, desde la unión del cobre hasta la unióny descomponer el compuesto ATP, que eventualmente conducirá a la expresión génica, que eliminará el metal de la célula.
"Una de las incógnitas entre los pasos es en qué punto la proteína del sensor forma un complejo proteína-proteína con la proteína reguladora", dijo Chen. "Descubrimos que tan pronto como el sensor se une al cobre, ya causa su reclutamiento deesta proteína reguladora. Esto ocurre muy, muy temprano en esta secuencia de eventos ".
El reclutamiento temprano proporciona una ventaja funcional al iniciar la secuencia y acelerarla rápidamente antes de que la secuencia tenga tiempo de decaer. Chen compara esta estrategia con un juego de patatas calientes.
"Si sostengo una papa caliente y quiero dársela, no quiero sostener la papa antes de llamarte", dijo Chen. "Quiero que estés a mi lado, para poder inmediatamentepasárselo a usted. De lo contrario, la papa caliente se enfría. O está demasiado caliente, así que tengo que tirarla. En términos químicos, básicamente esa especie se pudriría o se transferiría a otra cosa ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por David Nutt. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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