Fuente de la imagen: Allposters .
Uno de los más típicos argumentos del cine de terror es el del científico, bien porque está loco o por accidente, coge a un animal doméstico y lo transforma en un mutante sanguinario devora humanos. Bueno, pues algo parecido puede leerse en un reciente artículo publicado en la revista mBio, pero los científicos que lo han hecho no tienen nada de locos, sino todo lo contrario.
La cepa K-12 de Escherichia coli es una bacteria muy utilizada en los laboratorios. Puede afirmarse que este comensal intestinal aislado hace unos 100 años está domesticado y ya no puede sobrevivir en su hábitat original. Si se le reintroduce en el intestino humano se queda fuera de las células incapaz de hacer ningún daño. Parece difícil pensar que es la misma especie biológica en la que se encuentran la tristemente famosa E. coli enteroinvasiva que tantas muertes causó recientemente. Generalmente, esas diferencias de comportamiento se explican por grandes cambios genéticos por transferencia horizontal. Así en el caso de las EHEC suelen verse implicados fenómenos de lisogenia.
Pero el grupo del Instituto de Medicina Molecular de Nueva Delhi liderado por la doctora Sudeshna Kar ha encontrado que basta realizar un pequeño cambio genético para que la cepa K-12 se convierta en un parásito intracelular con una gran capacidad invasiva. Se trata de cambiar un par de aminoácidos en una proteína parecida a histonas llamada HU (Histone-Like HU proteins). En concreto el glutámico de la posición 38 por una lisina, y la valina de la posición 42 por una leucina.
La HU es una proteína que, como las histonas de los eucariotas, se une al DNA y modula su arquitectura macromolecular mediante el control de su superenrrollamiento. En el año 2005 Kar y sus colaboradores consiguieron este mutante para estudiar el efecto del cambio de superenrrolllamiento en la expresión de los genes bacterianos. Lo que encontraron es que la proteína HU mutante se disponía formando octámeros en lugar de dímeros, y que esos octámeros superenrrollaban al DNA de mannera positiva (lo normal es que el superenrrollamiento sea negativo). Eso causaba una mayor compactación cromosómica. Pero además vieron que en el mutante se afectaba tanto su perfil de transcripción genética, su fisiología en incluso la morfología celular. Los mutantes se habían transformado en cocos.
Una de las cosas que más les llamó la atención es que la expresión de genes de virulencia crípticos se veía activada. Se les ocurrió entonces comparar el comportamiento del mutante con su cepa parental cuando ambas eran crecidas en presencia de células intestinales. Y ahí es donde se encontraron con la sorpresa. En una situación similar a la del Dr Jekyll y Mr Hide, la inocua cepa parental se había transformado en una bacteria parásita. El mutante era capaz de penetrar en las células, de liberarse del fagosoma, de reproducirse intracelularmente y de desactivar la apoptosis de la célula hospedadora para así permitir a la bacterias tiempo para infectar nuevas células de las capas internas intestinales. Este trabajo indica que E. coli podría cambiar su estilo de vida dependiendo de su relación con las células hospedadoras simplemente mediante una reprogramación de su transcripción celular y sin que se necesiten grandes cambios genéticos.
Esta entrada participa en el Biocarnaval de Verano que se celebra en ¡Jindetrés, sal! y en el VII carnaval de la Química que se celebra en FeelSynapsis.
La cepa K-12 de Escherichia coli es una bacteria muy utilizada en los laboratorios. Puede afirmarse que este comensal intestinal aislado hace unos 100 años está domesticado y ya no puede sobrevivir en su hábitat original. Si se le reintroduce en el intestino humano se queda fuera de las células incapaz de hacer ningún daño. Parece difícil pensar que es la misma especie biológica en la que se encuentran la tristemente famosa E. coli enteroinvasiva que tantas muertes causó recientemente. Generalmente, esas diferencias de comportamiento se explican por grandes cambios genéticos por transferencia horizontal. Así en el caso de las EHEC suelen verse implicados fenómenos de lisogenia.
Pero el grupo del Instituto de Medicina Molecular de Nueva Delhi liderado por la doctora Sudeshna Kar ha encontrado que basta realizar un pequeño cambio genético para que la cepa K-12 se convierta en un parásito intracelular con una gran capacidad invasiva. Se trata de cambiar un par de aminoácidos en una proteína parecida a histonas llamada HU (Histone-Like HU proteins). En concreto el glutámico de la posición 38 por una lisina, y la valina de la posición 42 por una leucina.
A la izquierda una célula intestinal invadida por la cepa mutante SK3842 (cuerpos oscuros redondos). A la derecha una célula con bacterias de la cepa parental en el exterior. Fuente de la imagen: Koli et al. No, no es una broma. El primer autor del artículo se llama Preeti Koli.
La HU es una proteína que, como las histonas de los eucariotas, se une al DNA y modula su arquitectura macromolecular mediante el control de su superenrrollamiento. En el año 2005 Kar y sus colaboradores consiguieron este mutante para estudiar el efecto del cambio de superenrrolllamiento en la expresión de los genes bacterianos. Lo que encontraron es que la proteína HU mutante se disponía formando octámeros en lugar de dímeros, y que esos octámeros superenrrollaban al DNA de mannera positiva (lo normal es que el superenrrollamiento sea negativo). Eso causaba una mayor compactación cromosómica. Pero además vieron que en el mutante se afectaba tanto su perfil de transcripción genética, su fisiología en incluso la morfología celular. Los mutantes se habían transformado en cocos.
(A) Estructura tridimensional de un dímero de la proteína HU unida al ADN visto de frente y perfil. (B) Superenrrollamiento del DNA (espiral gris) alrededor de las moléculas de HU (cilindros rojos). Fuente de la imagen: Anne Grove.
Una de las cosas que más les llamó la atención es que la expresión de genes de virulencia crípticos se veía activada. Se les ocurrió entonces comparar el comportamiento del mutante con su cepa parental cuando ambas eran crecidas en presencia de células intestinales. Y ahí es donde se encontraron con la sorpresa. En una situación similar a la del Dr Jekyll y Mr Hide, la inocua cepa parental se había transformado en una bacteria parásita. El mutante era capaz de penetrar en las células, de liberarse del fagosoma, de reproducirse intracelularmente y de desactivar la apoptosis de la célula hospedadora para así permitir a la bacterias tiempo para infectar nuevas células de las capas internas intestinales. Este trabajo indica que E. coli podría cambiar su estilo de vida dependiendo de su relación con las células hospedadoras simplemente mediante una reprogramación de su transcripción celular y sin que se necesiten grandes cambios genéticos.
Imágenes de fluorescencia que muestran los cambios del citoesqueleto en células infectadas por la cepa mutante SK3842 (i) Tiempo 0 minutos, (ii) Tiempo 5 minutos (iv y v) Tiempo 30 minutos. En los cuadros pequeños puede observarse la reorganización del citoesqueleto alrededor de las células bacterianas invasoras. Fuente de la imagen: Koli et al..
Esta entrada participa en el Biocarnaval de Verano que se celebra en ¡Jindetrés, sal! y en el VII carnaval de la Química que se celebra en FeelSynapsis.
La misma historia en el blog "Microbichitos" de Miguel Vicente, y en "Small Things Considered de Moselio Schaechter.
Koli P, Sudan S, Fitzgerald D, Adhya S, & Kar S (2011). Conversion of Commensal Escherichia coli K-12 to an Invasive Form via Expression of a Mutant Histone-Like Protein. mBio, 2 (5) PMID: 21896677
2 comentarios:
Anda, me faltaba por leer este post. Menudos trabajos más asombrosos comentas compañero, cada vez me dan más susto estos bichos, y cada vez me parecen más interesantes, a su vez.
Hola Litos
Bueno, hay que hacer honor al nombre del blog ;-)
Saludos
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