Tendencias Científicas
Bacillus anthracis. Fuente: Wikimedia Commons.
Científicos de Alemania y Estados Unidos han descodificado la estructura de ciertas "agujas" bacterianas a resolución atómica. Los resultados, publicados en la revista Nature, podrían conducir al desarrollo de fármacos personalizados y estrategias capaces de prevenir el proceso de infección bacteriana, cuya peligrosidad radica en que ésta se produce mediante un sistema de inyección.
El estudio contó con fondos del proyecto BIO-NMR («Resonancia magnética nuclear (RMN) aplicada a la biología estructural»), financiado con cerca de nueve millones de euros en virtud del tema «Infraestructuras de investigación» del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.
Los investigadores encargados del estudio, dirigidos por el Instituto Max Planck de Química Biofísica (Alemania), afirman que las bacterias liberan agentes moleculares en las células huésped mediante estructuras similares a agujas, burlando así una respuesta inmunitaria.
En su trabajo, los científicos descifraron la estructura de esta aguja y descubrieron que de la membrana bacteriana surgen cientos de pequeñas agujas huecas, un recurso de gran potencia responsable de la enorme peligrosidad de enfermedades como la peste o el cólera.
Estas agujas diminutas, surgidas de una estructura en el interior de la membrana, constituyen el sistema de secreción tipo III, un dispositivo bacteriano utilizado por los patógenos para introducir agentes moleculares en la célula huésped.
Las sustancias inyectadas modifican distintos procesos metabólicos esenciales e inmovilizan la defensa inmunitaria de las células infectadas, explican los investigadores. Dicho proceso conduce a muerte a medida que los patógenos avanzan por el organismo esquivando cualquier tipo de defensa que se les interponga.
Los fármacos que se recetan en la actualidad se limitan a combatir la infección, pero existen cepas bacterianas capaces de desarrollar resistencia a estos antibióticos, circunstancia que obliga a desarrollar tratamientos farmacológicos más específicos.
Hasta ahora, nadie había logrado aportar información sobre la estructura específica de estas agujas, que miden entre 60 y 80 nanómetros de largo y ocho nanómetros de ancho.
El estudio contó con fondos del proyecto BIO-NMR («Resonancia magnética nuclear (RMN) aplicada a la biología estructural»), financiado con cerca de nueve millones de euros en virtud del tema «Infraestructuras de investigación» del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.
Los investigadores encargados del estudio, dirigidos por el Instituto Max Planck de Química Biofísica (Alemania), afirman que las bacterias liberan agentes moleculares en las células huésped mediante estructuras similares a agujas, burlando así una respuesta inmunitaria.
En su trabajo, los científicos descifraron la estructura de esta aguja y descubrieron que de la membrana bacteriana surgen cientos de pequeñas agujas huecas, un recurso de gran potencia responsable de la enorme peligrosidad de enfermedades como la peste o el cólera.
Estas agujas diminutas, surgidas de una estructura en el interior de la membrana, constituyen el sistema de secreción tipo III, un dispositivo bacteriano utilizado por los patógenos para introducir agentes moleculares en la célula huésped.
Las sustancias inyectadas modifican distintos procesos metabólicos esenciales e inmovilizan la defensa inmunitaria de las células infectadas, explican los investigadores. Dicho proceso conduce a muerte a medida que los patógenos avanzan por el organismo esquivando cualquier tipo de defensa que se les interponga.
Los fármacos que se recetan en la actualidad se limitan a combatir la infección, pero existen cepas bacterianas capaces de desarrollar resistencia a estos antibióticos, circunstancia que obliga a desarrollar tratamientos farmacológicos más específicos.
Hasta ahora, nadie había logrado aportar información sobre la estructura específica de estas agujas, que miden entre 60 y 80 nanómetros de largo y ocho nanómetros de ancho.
Diversas tecnologías empleadas
Herramientas convencionales como la cristalografía de rayos X o la microscopía electrónica habían fracasado o producido estructuras modelo equivocadas y, debido a que la aguja no es cristalizable ni soluble, cualquier intento de descodificar su estructura atómica había resultado infructuoso.
Ahora, el equipo científico mencionado combinó la producción de la aguja en el laboratorio con espectroscopia de RMN de estado sólido, microscopía electrónica y modelización informática. Así descodificaron la estructura de la aguja átomo a átomo y compusieron la primera imagen de su arquitectura molecular a escala de angstroms, una resolución de menos de una décima de millonésima de milímetro.
"Hemos dado un paso de gigante en cuanto a la producción de muestras y a la espectroscopia de RMN de estado sólido", afirmó Adam Lange, del Departamento de Biología Estructural Basada en RMN del Instituto Max Planck de Química Biofísica, autor principal del estudio.
"Además pudimos servirnos de uno de los espectrómetros de RMN de estado sólido más potentes que existen, el del Departamento de Biología Estructural basada en RMN de Christian Griesinger, en nuestro instituto". Con 20 teslas, el campo magnético de este espectrómetro de 850 megahercios es cerca de 400 000 veces más intenso que el de la Tierra. "Fue sorprendente observar cómo están estructuradas las agujas", confesó el Dr. Lange.
El interior de las agujas guarda similitudes pero en su exterior se aprecian diferencias entre ellas. Este desequilibrio podría ser la herramienta empleada por las bacterias para evitar ser reconocidas por el sistema inmunitario del huésped.
Los cambios en la superficie de las agujas causan estragos en dicho sistema debido a que impiden identificar al patógeno. El trabajo podría servir para bloquear el sistema de jeringa y detener el avance de las bacterias.
"Gracias a la nueva técnica podemos producir grandes cantidades de agujas en el laboratorio", indicó Stefan Becker, también del Departamento de Biología Estructural Basada en RMN del Instituto Max Planck de Química Biofísica y coautor del estudio. "Nuestro objetivo a partir de ahora será desarrollar un método de alto rendimiento que nos permita buscar nuevos agentes que prevengan la formación de la aguja".
Al estudio contribuyeron expertos del Instituto Max Planck de Biología de las Infecciones (Alemania) y de la Universidad de Washington (Estados Unidos).
Herramientas convencionales como la cristalografía de rayos X o la microscopía electrónica habían fracasado o producido estructuras modelo equivocadas y, debido a que la aguja no es cristalizable ni soluble, cualquier intento de descodificar su estructura atómica había resultado infructuoso.
Ahora, el equipo científico mencionado combinó la producción de la aguja en el laboratorio con espectroscopia de RMN de estado sólido, microscopía electrónica y modelización informática. Así descodificaron la estructura de la aguja átomo a átomo y compusieron la primera imagen de su arquitectura molecular a escala de angstroms, una resolución de menos de una décima de millonésima de milímetro.
"Hemos dado un paso de gigante en cuanto a la producción de muestras y a la espectroscopia de RMN de estado sólido", afirmó Adam Lange, del Departamento de Biología Estructural Basada en RMN del Instituto Max Planck de Química Biofísica, autor principal del estudio.
"Además pudimos servirnos de uno de los espectrómetros de RMN de estado sólido más potentes que existen, el del Departamento de Biología Estructural basada en RMN de Christian Griesinger, en nuestro instituto". Con 20 teslas, el campo magnético de este espectrómetro de 850 megahercios es cerca de 400 000 veces más intenso que el de la Tierra. "Fue sorprendente observar cómo están estructuradas las agujas", confesó el Dr. Lange.
El interior de las agujas guarda similitudes pero en su exterior se aprecian diferencias entre ellas. Este desequilibrio podría ser la herramienta empleada por las bacterias para evitar ser reconocidas por el sistema inmunitario del huésped.
Los cambios en la superficie de las agujas causan estragos en dicho sistema debido a que impiden identificar al patógeno. El trabajo podría servir para bloquear el sistema de jeringa y detener el avance de las bacterias.
"Gracias a la nueva técnica podemos producir grandes cantidades de agujas en el laboratorio", indicó Stefan Becker, también del Departamento de Biología Estructural Basada en RMN del Instituto Max Planck de Química Biofísica y coautor del estudio. "Nuestro objetivo a partir de ahora será desarrollar un método de alto rendimiento que nos permita buscar nuevos agentes que prevengan la formación de la aguja".
Al estudio contribuyeron expertos del Instituto Max Planck de Biología de las Infecciones (Alemania) y de la Universidad de Washington (Estados Unidos).
Inicio
Enviar a un amigo
Versión para imprimir
Compartir
El corazón débil también daña al cerebro
CIENCIA ON LINE