Investigadores encuentran un interruptor molecular que activa la patogenicidad bacteriana
El estudio podría abrir nuevas vías para el desarrollo de medicamentos para prevenir o tratar la infección bacteriana
Investigadores han determinado los pasos moleculares que activan los genes patogénicos de las bacterias. Usando un conjunto de técnicas de imagen de alta potencia de rayos X, científicos del Departamento del Laboratorio de Energía Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en Estados Unidos, mostraron que proteínas como las histonas que se unen al ADN están relacionadas con la torsión física de la cadena genética y que el super-enrollamiento del cromosoma puede desencadenar la expresión de genes que hacen a un microbio invasor.
El estudio, que se publica este viernes en la revista 'Science Advances', podría abrir nuevas vías para el desarrollo de medicamentos para prevenir o tratar la infección bacteriana, según los autores del estudio. Los científicos observaron cómo las largas hebras de ADN se enrollan apretadas, una necesidad si se quiere encajar en espacios reducidos.
Para los eucariotas, las hebras se envuelven alrededor de las proteínas histonas para caber dentro de un núcleo. En el caso de los procariotas unicelulares, que incluyen las bacterias, las proteínas HU sirven como las histonas y los cromosomas se amontonan en el nucleoide, que carece de membrana.
Cuando los giros y vueltas normales de la compactación del ADN se convierten en super-enrollamiento, pueden darse problemas. "Se ha sabido que el super-enrollamiento del ADN conduce a la patogenicidad en bacterias, pero ha sido un enigma durante más de medio siglo cómo exactamente se condensa el cromosoma bacteriano, organiza y, en última instancia, segrega", dice el autor principal, Michal Hammel, científico de investigación en la División de Biofísica Molecular y Bioimagen Integrada del laboratorio de Berkeley.
EL PAPEL DE LAS PROTEÍNAS HU
"Lo que hicimos fue visualizar en 'E. Coli' cómo se realiza este embalaje y también descubrimos que la forma en la que las proteínas HU empaquetan los cromosomas puede desencadenar la expresión génica. Eso es nuevo", añade este experto. La directora del Centro Nacional de Rayos X de Positrones (NCXT, por sus siglas en inglés), Carolyn Larabell --que también participó en este trabajo--, calcula que el material genético en el patógeno 'E. Coli' está tan apretado que consume menos de la mitad del volumen en comparación con su contraparte no mutante.
Antes de este trabajo, se creía que la enzima topoisomerasa era la principal impulsora de que se enrollara el ADN en las bacterias. Este nuevo estudio muestra que, independientemente de la topoisomerasa, modificar el ensamblaje de las proteínas HU fue suficiente para inducir cambios en cómo se enrolla el ADN en diferentes etapas de crecimiento bacteriano.
"Lo que es notable acerca de las proteínas HU como desencadenantes de la expresión génica es que son rápidas --destaca Hammel--. Esto tiene sentido como mecanismo de supervivencia para las bacterias, que deben adaptarse rápidamente a diferentes entornos". Los resultados del estudio también plantean la pregunta de si la patogenicidad se puede activar, es posible que también se pudiera apagar.
"Esperamos responder a esta cuestión en futuros estudios", dice Hammel. "Estas interacciones de HU podrían ser una diana atractiva para los fármacos que controlan la patogénesis, no sólo de las bacterias, sino de otros microbios con estructuras genéticas similares", concluye.
