En lo que respecta a los humanos, las bacterias pueden clasificarse como bacterias dañinas, patógenas y bacterias no patógenas inofensivas o beneficiosas. Para desarrollar mejores tratamientos para las enfermedades causadas por bacterias patógenas, debemos tener un buen conocimiento de los mecanismos quecausan que algunas bacterias sean virulentas. Los científicos han identificado genes que causan virulencia o la capacidad de causar enfermedades, pero no saben completamente cómo evolucionan las bacterias para volverse patógenas.
Para averiguarlo, el profesor Chikara Kaito y su equipo de científicos de la Universidad de Okayama, Japón, utilizaron un proceso llamado evolución experimental para identificar los mecanismos moleculares que desarrollan las células para obtener rasgos útiles, y publicaron sus hallazgos en patógenos PLoS . "Estamos entusiasmados con esta investigación porque nadie ha observado la evolución de la virulencia de las bacterias en un animal; los estudios anteriores a nosotros observaron la evolución en las células", dijo el profesor Kaito.
Los científicos decidieron comenzar con un producto no patógeno Escherichia coli o E. coli para abreviar y mutarlo repetidamente y usarlo para infectar gusanos de seda, un insecto que a menudo se usa como modelo para enfermedades infecciosas, y luego probar si causará la muerte en gusanos de seda.
A través de este experimento, los científicos crearon E. coli las cepas con un aumento de virulencia 500 veces mayor en comparación con la cepa bacteriana original y encontraron que las mutaciones en el gen que codifica una proteína específica, el "transportador de transportador de lipopolisacáridos LPS", fue una de las razones del aumento de la virulencia.Esta proteína forma parte de la membrana celular bacteriana y protege a las bacterias del daño. Debido a esto, el transportador LPS es necesario para E. coli para crecer
Las mutaciones que aumentaron la mortalidad bacteriana parecían dar E. coli resistencia contra algunos antibióticos, así como algunas sustancias antibacterianas de los gusanos de seda. La razón de esto es probablemente un aumento correspondiente en la concentración de estructuras llamadas vesículas de membrana externa, que las bacterias liberan para absorber compuestos dañinos para evitar que entren en elbacterias y dañarlas.
Los investigadores también identificaron las características de las sustancias a las que las cepas patógenas eran resistentes, demostrando que eran "hidrófobas" o repelentes al agua y cargadas positivamente. Esto encaja con la mayor cantidad de vesículas de la membrana externa, que son hidrófobas y negativamente cargadas, lo que les permite retener esas sustancias porque, por supuesto, las fuerzas opuestas se atraen. Los científicos también demostraron que las mutaciones ocurrieron en partes del transportador LPS que están directamente en el exterior de la membrana bacteriana. Los científicos sospechan que esto es porqueEstas áreas están más expuestas al medio ambiente, por lo tanto, experimentan una mayor selección natural y, por lo tanto, son más susceptibles a la mutación.
"Lo que hemos hecho aquí es identificar varias cosas sobre las bacterias patógenas", explica el profesor Kaito. "Mostramos por primera vez que las mutaciones en el transportador LPS pueden aumentar la virulencia, y proporcionamos evidencia de cómo ocurre realmente esa virulencia:las bacterias mutantes producen más vesículas de la membrana externa ". Y eso no es todo, el equipo también identificó cambios estructurales específicos en el transportador LPS mutado que podrían explicar por qué la virulencia es diferente entre las bacterias, porque cada especie podría tener una estructura diferente.
Cuando se le preguntó acerca de cómo su trabajo contribuye a la comprensión científica y a la medicina, el profesor Kaito explica: "Antes de nuestro estudio, no estaba muy claro cómo las bacterias realmente desarrollaron propiedades que las hicieron más dañinas, por lo que nuestro estudio ayuda a aclarar esto.comprender este proceso significa la posibilidad de crear medicamentos u otra terapia que pueda evitar que las bacterias se vuelvan patógenas, especialmente si encontramos más proteínas como el transportador LPS, donde las mutaciones pueden tener un efecto tan grande ".
Por supuesto, se necesitan más estudios para explorar si las mutaciones observadas en este estudio también aumentarán la virulencia cuando las bacterias infecten a animales más grandes que los gusanos de seda, como los mamíferos. Pero este estudio es definitivamente el primer paso para desentrañar el misterio de las diferencias entre los peligrososy bacterias inofensivas.
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Materiales proporcionado por Universidad de Okayama . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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