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La lucha de poder entre las bacterias «Shigella» y sus víctimas humanas incluye colas y jaulas

No es divertido volver de las vacaciones con una «diarrea del viajero». La «Shigella», una de las posibles causantes, es una importante preocupación sanitaria que provoca cerca de 160 000 muertes al año, y el proyecto financiado con fondos europeos INCAGE está buscando pistas sobre el comportamiento de su infección para encontrar nuevos tratamientos.

Salud

Teniendo en cuenta el aumento de las cepas resistentes a los antibióticos, la Organización Mundial de la Salud ha incluido la «Shigella» en la lista de patógenos bacterianos más importantes para los que es urgente encontrar nuevos antimicrobianos.

La defensa humana: atrapar al intruso en una jaula para envolverlo en membranas

La primera línea de defensa del paciente la ocupa un proceso altamente preservado denominado autofagia. Al descomponer los materiales no deseados, la autofagia recicla la «basura» celular dentro de unas vesículas de doble membrana conocidas como autofagosomas. Un par de ciclos de evolución han convertido este proceso en una lucha entre las bacterias que evitan la autofagia para sobrevivir y el paciente enfermo que combate la infección. Para evitar la autofagia, las bacterias se apropian del citoesqueleto de actina de la célula hospedadora para formar una «cola de actina». El microbio, que ahora tiene movilidad, puede impulsarse de célula a célula, lo que aumenta el alcance de la infección. Para contrarrestar la formación de la cola de actina y sus graves consecuencias, las septinas (un componente del citoesqueleto de la célula hospedadora) atrapan a la «Shigella» polimerizadora de la actina en unas estructuras similares a jaulas que pueden ser el objetivo de la autofagia. «En la actualidad, se reconoce que las jaulas de septina son importantes para la inmunidad autónoma de las células, aunque se desconoce la mayoría de los determinantes moleculares del ensamblaje de la jaula y la actividad antimicrobiana de estos», señala Serge Mostowy, coordinador del proyecto y catedrático de Microbiología Celular en la Escuela de Higiene y Medicina Tropical de Londres (LSHTM, por sus siglas en inglés).

Se desvelan secretos

«La investigación en profundidad de la jaula de septina de la “Shigella” puede revelar nuevas funciones del citoesqueleto en la inmunidad autónoma de la célula», explica Damián Lobato Márquez, beneficiario de una beca de investigación Marie Skłodowska-Curie. Los principales resultados mostraron que las septinas reconocen la curvatura de la membrana y la composición lipídica de las células bacterianas en división para atraparlas. La cardiolipina, un lípido, interacciona con las septinas en los polos de las bacterias. «Mediante el uso de proteínas purificadas y técnicas de microscopía de alta resolución, demostramos que el citoesqueleto de septina de la célula hospedadora reconoce peor las bacterias sin cardiolipina», nos comenta Lobato Márquez. Utilizando indicadores fluorescentes y la microscopía de lapso de tiempo, Lobato Márquez observó el nefasto futuro de la «Shigella» enjaulada con septina: «Las bacterias en jaulas no consiguen replicarse porque son objetivo de la autofagia y la degradación por parte de los lisosomas».

La septina sorprende desencadenando nuevas investigaciones para futuras terapias

Lobato Márquez sigue detallando los emocionantes descubrimientos: «El agotamiento de las septinas de la célula hospedadora tuvo un impacto negativo en la replicación bacteriana, lo que fue una sorpresa dado que las septinas son muy conocidas por su función antibacteriana en las infecciones por “Shigella”». Las mediciones metabólicas también revelaron un nuevo vínculo entre el citoesqueleto y la glucólisis de la célula hospedadora. Los ensayos de reconstitución «in vitro» que utilizó el equipo es un sistema libre de células para estudiar los factores bacterianos y de las células hospedadoras que pueden restringir y aumentar el aprisionamiento por la jaula de septina. «Estos pueden ser adecuados para pruebas de alto rendimiento a fin de detectar compuestos farmacéuticos que afecten al ensamblaje de la jaula», señala Mostowy. En lo que respecta al futuro de su investigación, Lobato Márquez se muestra optimista: «Para lograr mi objetivo de convertirme en responsable de grupo en el campo de la biología de las infecciones, el proyecto financiado por la beca Marie Curie INCAGE me ha permitido formarme bajo la dirección de Serge Mostowy en institutos de investigación especializados en microbiología: el Consejo de Investigación Médica (MRC, por sus siglas en inglés), el Centro de bacteriología e infección molecular (CMBI, por sus siglas en inglés) en el Imperial College de Londres y la LSHTM». En reconocimiento a la labor de Marie Skłodowska-Curie, la LSHTM y Lobato Márquez han hecho un vídeo promocional.

Palabras clave

INCAGE, «Shigella», autofagia, citoesqueleto, infección, jaula de septina, antimicrobiano, cardiolipina

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