Un estudio sobre el ADN de las bacterias expone algunos de los secretos de la vida
Para reproducirse, todos los organismos vivos deben ser capaces de copiar su información genética y transmitírsela a su descendencia. En este complejo proceso de replicación del ADN participa una gran cantidad de proteínas y enzimas, que deben estar estrictamente reguladas para garantizar la estabilidad genómica y la fidelidad del copiado. Según explica Michele Felletti, coordinador del proyecto NutriCoRe e investigador posdoctoral en la Universidad de Estocolmo (Suecia): «La replicación del ADN es un paso esencial del ciclo celular bacteriano. En condiciones óptimas, las bacterias pueden dividirse y proliferar rápidamente durante muchas generaciones». Sin embargo, en condiciones de estrés —por inanición de nutrientes, por ejemplo—, las bacterias pasan a una especie de modo de supervivencia. En las bacterias patógenas, este modo suele asociarse a la tolerancia a los antibióticos y a la persistencia de infecciones.
La vida sin secretos
El objetivo del proyecto NutriCoRe consistía en comprender mejor los mecanismos moleculares que utilizan las células bacterianas para percibir la ausencia de nutrientes, suspender la replicación del ADN y pasar a este modo de supervivencia. La investigación, que se llevó a cabo con el apoyo del programa de acciones Marie Skłodowska-Curie, se centró en una proteína muy importante denominada DnaA. Esta proteína está presente en prácticamente todas las bacterias, y es fundamental para iniciar la replicación del ADN. «La regulación del ADN es uno de los procesos biológicos más fundamentales y fascinantes», destaca la supervisora del proyecto Kristina Jonas, profesora adjunta de Biociencias Moleculares de la Universidad de Estocolmo. «Concluimos que comprender este proceso era fundamental para entender la vida. Por otra parte, pensábamos que comprender la forma en la que las bacterias deciden iniciar o no la replicación del ADN podría llegar a darnos nuevas ideas sobre cómo controlar la proliferación bacteriana en medicina y en la industria». Por medio de técnicas genéticas y bioquímicas, Felletti y Jonas estudiaron cómo cambian los niveles de DnaA durante la inanición por nutrientes en la bacteria modelo «Caulobacter crescentus». Aunque «Caulobacter» es una bacteria no patógena de agua dulce, está estrechamente relacionada con bacterias relevantes para la salud humana, la ecología y la biotecnología. Los investigadores descubrieron que la síntesis de DnaA se detiene durante la inanición por nutrientes. Encontraron pruebas de que, cuando las concentraciones de nutrientes de las células son bajas, el mecanismo celular responsable de la síntesis de proteínas interrumpe la producción de DnaA durante la primera etapa de la síntesis de DnaA. «Este mecanismo lo podrían utilizar de una forma similar distintas bacterias para regular proteínas esenciales ante una inanición por nutrientes», explica Felletti.
Obtención de fármacos antibióticos
El mecanismo identificado podría constituir un nuevo principio regulador mediante el cual la expresión génica se regula ante la disponibilidad de nutrientes en las bacterias. «En términos más generales, los resultados de este estudio han proporcionado nuevos datos sobre la diversidad de los mecanismos reguladores que controlan la replicación del ADN, uno de los procesos biológicos más importantes», afirma Jonas. A largo plazo, los nuevos hallazgos también podrían ayudar a potenciar nuevas estrategias para tratar infecciones bacterianas, por medio de la obtención de fármacos antibióticos que actúen directamente sobre componentes del sistema de replicación del ADN. «Sería fantástico que nuestros resultados contribuyesen a controlar la proliferación bacteriana en la industria y la biotecnología, por ejemplo diseñando bacterias con funciones hechas a medida», añade Jonas. Aun así, comprender los mecanismos moleculares que regulan la proliferación bacteriana sigue siendo un desafío fundamental en biología. «Pese a que el proyecto NutriCoRe ha proporcionado importantes datos sobre la regulación de DnaA y la replicación del ADN, este no es el único proceso biológico en el que influye la disponibilidad de nutrientes», señala Felletti. «Otros procesos celulares fundamentales, como el crecimiento celular, la división celular y la síntesis de proteínas, también son el objetivo de mecanismos de control nutricional. Sigue siendo necesario comprender mejor estos mecanismos reguladores en distintas especies bacterianas».
Palabras clave
NutriCoRe, ADN, células, genética, bioquímica, proteínas, enzimas, bacterias, medicina, patógeno