Cáncer gástrico, fiebre Q, enfermedad del legionario, tos ferina; aunque las bacterias infecciosas que causan estas enfermedades peligrosas son distintas entre sí, todas utilizan la misma maquinaria molecular para infectar a las células humanas. Las bacterias utilizan esta maquinaria, llamada sistema de secreción de Tipo IV (T4SS), para inyectar moléculas tóxicas en las células y también para propagar los genes de resistencia a los antibióticos a otras bacterias. Ahora, investigadores de Caltech han revelado la arquitectura molecular 3D del T4SS del patógeno humano Legionella pneumophila con un detalle sin precedentes. Esto permitiría a futuro el desarrollo de antibióticos dirigidos con precisión para las enfermedades mencionadas.

El trabajo se realizó en el laboratorio de Grant Jensen, profesor de biofísica y biología e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, en colaboración con el laboratorio de Joseph Vogel en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis (WUSTL). El artículo que describe la investigación se publicó recientemente en la revista Nature Microbiology.

Existen nueve tipos diferentes de sistemas de secreción bacteriana, el Tipo IV es el más elaborado y versátil. Un T4SS puede transportar una amplia variedad de moléculas tóxicas —hasta 300 a la vez— desde una bacteria hasta su víctima celular, secuestrando funciones de la célula y abrumando las defensas de la misma.

En 2017, el becario posdoctoral de Caltech Debnath Ghosal, junto con sus colaboradores, utilizaron una técnica llamada criotomografía electrónica para revelar, por primera vez, la arquitectura general de baja resolución del T4SS en Legionella, la bacteria que causa la enfermedad del legionario, una forma grave y a menudo letal de neumonía.

Ghosal, junto con Kwangcheol Jeong de la WUSTL y sus colegas, ahora han podido crear un modelo estructural detallado de esta máquina dinámica de múltiples componentes. El equipo también hizo perturbaciones precisas a los genes de la bacteria para estudiar versiones mutantes del T4SS, revelando cómo esta compleja maquinaria se organiza y ensambla.

El modelo reveló que el sistema de secreción está compuesto por una cámara distinta y un canal largo, similar a la cámara y el cañón de una pistola. La caracterización de estos y otros componentes del T4SS podrían permitir el desarrollo de antibióticos dirigidos con precisión.

Los antibióticos actuales actúan de manera amplia y eliminan las bacterias en todo el cuerpo, incluidos los microorganismos benéficos que viven en nuestro intestino. En el futuro, los antibióticos podrían diseñarse para bloquear solo los sistemas de administración de toxinas (como el T4SS) de patógenos dañinos, haciendo que las bacterias sean inertes e inofensivas sin perturbar a las llamadas “bacterias buenas” del cuerpo.

 

Vía: EurekAlert! – American Association for the Advancement of Science