Guerra bacteriana

los investigadores de UCSB demuestran cómo las bacterias gram-negativas entregan toxinas para matar bacterias vecinas

Universidad de California – Santa Bárbara

IMAGEN: En una imagen tomada a través de un microscopio, las células que contienen un sistema CDI (verde) matan a las células diana (rojo). Las células azules carecen de la proteína necesaria para importar el toxins.view más

Crédito: Cortesía de fotos

Es bacterias contra las bacterias, y uno de ellos va a la baja.

Dos estudiantes graduados de la UC Santa Barbara han demostrado cómo ciertos microbios explotan proteínas en bacterias cercanas para entregar las toxinas y los matará. Los mecanismos que subyacen a esta guerra bacteriana, sugieren los investigadores, podrían aprovecharse para orientar las bacterias patógenas. Sus conclusiones aparecen en theProceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Los autores principales Julia LE Willett y Grant C. Gucinski han detallado cómo las bacterias gram-negativas utilizan sistemas dependientes del contacto de inhibición del crecimiento (CDI) para infiltrarse y entregar toxinas proteicas en las células vecinas. Mediante el estudio de la bacteriaEscherichia coli (E. Coli), que fueron capaces de documentar cómo CDI “dominios de translocación” se pueden utilizar múltiples vías para transferir esas toxinas en una célula. Mediante la comprensión de ese mecanismo, Willett dijo, podría ser posible utilizar como un modelo para la orientación de punta de bacterias.

“A largo plazo, el potencial en el mundo real es que si conocemos las bacterias pueden ofrecer sus propias proteínas en otras células, que podría ser capaz de utilizar esto como un sistema de administración de antibióticos y otros productos terapéuticos”, dijo Willett, un estudiante de doctorado en Departamento de Biología Molecular, Biología celular y del Desarrollo (MCDB) de la UCSB. Ella y Gucinski llevó a cabo el trabajo bajo la dirección del profesor asesor y profesor MCDB Chris Hayes. Hayes es el segundo autor del artículo.

“Si conocemos los mecanismos detallados de la entrega tal vez podamos dirigirse a grupos específicos de bacterias”, continuó Willett. “En lugar de tomar un antibiótico que se dirige a todas las bacterias, que podría ser capaz de entregar una que podría dirigirse específicamente a un grupo de bacterias malas que deja las buenas bacterias en el intestino solo.”

Gucinski, un investigador estudiante graduado en el Programa de Ciencia e Ingeniería Biomolecular de la UCSB, comenzó studyingE. Colias una licenciatura. A pesar de que tiene una reputación como un patógeno desagradable, ese grupo de bacterias es lo suficientemente genérico como para hacer un tema de investigación ideal.

“E. coli es el sistema más fácil de trabajar y muy representativo de la mayoría de otras bacterias”, dijo Gucinski. “El tipo de sistemas CDI que estudiamos también se encuentran en una gran cantidad de diferentes tipos de bacterias. Esta es la punta del iceberg en nuestra comprensión de lo que encontraremos en otros sistemas CDI en otras bacterias “.

CDI fueron descritos por primera vez por David Low, profesor de MCDB, en 2005. Baja, un co-autor del actual artículo de PNAS, informó de cómo una célula bacteriana tocaría una célula vecina – una que estaba compitiendo por los recursos en el medio ambiente – y lo inyecta con una toxina. Willett y la investigación de Gucinski se basa en trabajos de baja mediante la identificación de las múltiples formas toxinas CDI explotan las células diana. La clave estaba en la comprensión de la genética de las bacterias específicas.

“Sabemos que las células tendrían estos sistemas CDI; sabemos que la genética que se requieren para hacer este sistema toxina, pero estábamos interesados ??en la genética, por otro lado, la genética que se requieren en la celda que está siendo inhibidos o la de células que ha de recibir esta toxina “, explicó Willett. “¿Qué específicamente en esa celda es necesario para la toxina para pasar de fuera de la célula a dentro de la célula?”

Willett y Gucinski encontraron que las mutaciones en las células diana permite CDI para explotar esas células y se inyectan con toxinas.

“Lo que estos sistemas CDI han hecho es en realidad han secuestrado maquinaria que las células que ya tienen”, dijo Willett. “Y así, cuando las células están creciendo necesidad de tomar en nutrientes, y los sistemas CDI secuestrar los sistemas preexistentes para entregar estas toxinas. En realidad no es engañar a las células diana, pero es básicamente el secuestro de lo que ya existe para el beneficio de la célula inhibidor “.

De cara al futuro, Willett y Gucinski dicen potenciales aplicaciones terapéuticas son tentadoras, pero a años de distancia. “Todavía estamos tratando de entender las rutas que podemos obtener diferentes toxinas CDI en la célula”, dijo Gucinski. “Una dirección interesante sería lo que otro tipo de carga que podemos entregar con E. coli, cómo podemos manipular y controlar el sistema para apuntar a los agentes patógenos.”

Dado el aumento de bacterias resistentes a los medicamentos y la escasez de la investigación de nuevos antibióticos, la investigación y Willett de Gucinski tiene el potencial de abrir un nuevo frente en la lucha contra las bacterias patógenas.

“Hemos escuchado en las noticias que una gran cantidad de patógenos se están volviendo resistentes o la gente ya no puede tomar ciertos antibióticos”, dijo Willett. “Y por lo que esta podría ser una nueva manera de conseguir alrededor de eso. En lugar de tratar todo en un amplio espectro, si podíamos aprender un sistema antibacteriano natural ofrece cosas que matan a otras bacterias que podríamos ser capaces de aprender más cómo podemos ofrecer cosas como proteínas específicas o antibióticos específicos para matar a otras bacterias “.

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