Identifican una nueva estructura en la membrana de bacterias patógenas

15/06/2016 - E.P.

Los mecanismos de regulación del metabolismo de los lípidos en las micobacterias, permitirían interrumpir puntos de control para ofrecer una manera de bloquear crecimiento bacteriano

Algunas micobacterias causan una serie de enfermedades peligrosas, difíciles de tratar, como la lepra y la tuberculosis, y el progreso para su erradicación ha sido lento, pero eventualmente pueden surgir nuevas estrategias para combatir estas bacterias al comprender mejor su estructura y los mecanismos básicos, dice el microbiólogo molecular Yasu Morita y su estudiante de doctorado Jennifer Hayashi, de la Universidad de Massachusetts Amherst, en Estados Unidos.

En la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, estos expertos informan de un avance en los conocimientos fundamentales acerca de una especie modelo de estos patógenos, 'Mycobacterium smegmatis'. La primera autora Hayashi y su asesor Morita demuestran la existencia de un dominio distinto, o área, en la membrana plasmática de las bacterias, que es crucial para la capacidad para crecer de la célula.

Morita dice: "Esto no era conocido y creo que mucha gente se sorprenderá al ver que hay una estructura de membrana con esta forma que no esperábamos". Los dos investigadores escriben que estos resultados proporcionan "información relevante sobre los posibles mecanismos de regulación del metabolismo de los lípidos en las micobacterias, donde interrumpir puntos de control podría ofrecer una manera de bloquear su crecimiento".

"Esperamos que el descubrimiento de este dominio un día nos lleve a métodos para inhibir el crecimiento de bacterias, pero el verdadero problema de las enfermedades micobacterianas es que estas bacterias particulares pueden permanecer latentes durante largos periodos de tiempo sin crecimiento activo. Saber más acerca de este recién descubierto dominio de membrana podría algún día llevarnos a entender cómo controla su propio crecimiento y la forma en que están inactivos para ocultarse en el cuerpo", añade Morita.

Para este trabajo, Hayashi se centró en hallazgos anteriores de Morita que sugieren que la membrana de 'M. Smegmatis' tiene un dominio especializado. Morita dice: "Fui tan lejos como pude con las técnicas disponibles en ese momento. Demostré que esto sin duda vale la pena. Informé de una biosíntesis muy específica partiendo de una membrana organizada. Mis datos sugirieron que no se trata sólo de una membrana, sino que es una fábrica de producción de lípidos de membrana".

Ahora que existen técnicas como la proteómica comparativa a gran escala, lipidómicas y microscopía de fluorescencia, Hayashi se centró en estas poderosas herramientas para preguntar precisamente qué proteínas y lípidos, o grasas, están presentes en el dominio de la membrana, y qué hacen.

Esta experta identificó más de 300 proteínas en el dominio y más de 600 en la parte fuera del dominio de la membrana, un total de casi 1.000 proteínas asociadas a la membrana en un solo experimento. "Es un enfoque bastante robusto para averiguar qué está sucediendo en las áreas de dominio y de no dominio, confirmar que el dominio es distinto y observar que las dos áreas tienen diferentes actividades metabólicas", dice Hayashi.

En el experimento lipidómico, posible gracias a la colaboración con la Subdivisión de Moody en el 'Brigham and Womens Hospital' de la Universidad de Harvard, Estados Unidos, los microbiólogos la Universidad de Massachusetts Amherst encontraron más de 600 lípidos en el dominio y casi 800 en las regiones que no son de dominio, proporcionando "una prueba más de que son diferentes y tienen distintas funciones", relata Hayashi.

Finalmente, esta investigadora fusionó proteínas identificadas en el experimento de la proteómica a las proteínas fluorescentes y las siguió al dominio local de la célula usando microscopía fluorescente. "Hemos sido capaces de observar que proteínas asociadas al dominio y no de dominio tienen patrones distintos fluorescentes que se mantienen mientras que la célula crece. Permanecen separadas, lo que confirma que se trata de un dominio espacialmente distinto de la membrana plasmática cuando las células están creciendo", señala Morita.