Un nuevo talón de Aquiles de la pared celular bacteriana
Cómo una única proteína reguladora actúa como multiherramienta de remodelación de la pared celular bacteriana: Una nueva esperanza contra las infecciones bacterianas
La pared celular bacteriana debe remodelarse constantemente para crecer y dividirse. Esto implica la estrecha coordinación de enzimas líticas (autolisinas) y la síntesis de peptidoglicano. Investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Martin Thanbichler han descubierto ahora que un regulador central puede controlar clases completamente distintas de autolisinas. Dado que muchos antibióticos se dirigen contra la pared celular bacteriana, estos hallazgos pueden contribuir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas contra las infecciones bacterianas.
Caulobacter crescentus es una bacteria dimórfica con forma de media luna que sirve como uno de los principales organismos modelo para estudiar la regulación del ciclo celular bacteriano, la diferenciación celular y la morfogénesis. Las células se visualizaron mediante la técnica DNA-PAINT, con el ADN cromosómico teñido de azul y las membranas celulares teñidas de rojo.
© Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology/Hernandez-Tamayo
A lo largo de la evolución, las células han desarrollado una amplia gama de estrategias para reforzar su envoltura frente a la presión osmótica interna, lo que les permite crecer en entornos muy diversos. La mayoría de las especies bacterianas sintetizan una pared celular semirrígida que rodea la membrana citoplasmática, cuyo principal componente, el peptidoglicano, forma una densa malla que envuelve la célula. Además de su función protectora, la pared celular también sirve para generar formas celulares específicas, como esferas, bastones o espirales, facilitando así la motilidad, la colonización de superficies y la patogenicidad.
La presencia de una pared celular presenta sus propios retos: las células deben remodelarla constantemente para crecer y dividirse. Para ello, deben desgarrar la pared con sumo cuidado para permitir que se expanda y cambie, al tiempo que reparan rápidamente los huecos con nuevo material para evitar que se colapse. Este proceso de remodelación de la pared celular implica la ruptura de enlaces por enzimas líticas, también conocidas como autolisinas, y la posterior inserción de nuevo material de la pared celular por las peptidoglicano sintasas. Las actividades de estos dos grupos antagónicos de proteínas deben coordinarse estrechamente para evitar puntos débiles en la capa de peptidoglicano que conduzcan a la lisis y muerte celular.
El equipo de investigación dirigido por Martin Thanbichler, becario Max Planck del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre y catedrático de Microbiología de la Universidad de Marburgo, se ha propuesto desentrañar la composición y función de la maquinaria autolítica. Sus estudios se centran en la bacteria en forma de media luna Caulobacter crescentus, que se encuentra en ambientes de agua dulce y se utiliza ampliamente como organismo modelo para estudiar procesos celulares fundamentales en bacterias.
Según Martin Thanbichler, estudiar la función de las autolisinas ha sido una tarea ardua. "Aunque sabemos mucho sobre la maquinaria sintética, las autolisinas resultaron ser un hueso duro de roer". añade Maria Billini, investigadora postdoctoral del equipo de Martin Thanbichler: "Las bacterias suelen albergar muchos tipos de autolisinas de diferentes familias de enzimas con diferentes dianas. Esto significa que estas proteínas son altamente redundantes, y la deleción de genes individuales de autolisina a menudo tiene poco efecto sobre la morfología y el crecimiento celular."
El análisis de los posibles reguladores de las autolisinas mediante cribado por co-inmunoprecipitación y ensayos de interacción proteína-proteína in vitro ha revelado que un factor llamado DipM desempeña un papel fundamental en la remodelación de la pared celular bacteriana. Este regulador clave, una proteína periplásmica soluble, interactúa sorprendentemente con varias clases de autolisinas, así como con un factor de división celular, mostrando una promiscuidad desconocida hasta ahora para este tipo de regulador. DipM fue capaz de estimular la actividad de dos enzimas desintegradoras de peptidoglicanos con actividades y plegamientos completamente diferentes, lo que la convierte en el primer regulador identificado que puede controlar dos clases de autolisinas. En particular, los resultados también indican que DipM utiliza una única interfaz para interactuar con sus diversas dianas.
"La interrupción de DipM conduce a la pérdida de regulación en varios puntos del proceso de remodelación y división de la pared celular y, en última instancia, mata a la célula", afirma el estudiante de doctorado Adrián Izquierdo Martínez, primer autor del estudio. "Su correcta función como coordinador de la actividad autolisina es, por tanto, crítica para el correcto mantenimiento de la forma celular y la división celular en C. crescentus".
La caracterización exhaustiva de DipM reveló una novedosa red de interacción, que incluye un bucle autorreforzante que conecta transglicosilasas líticas y posiblemente otras autolisinas con el núcleo del aparato de división celular de C. crescentus, y muy probablemente también de otras bacterias. Así pues, DipM coordina una compleja red de autolisinas cuya topología difiere en gran medida de la de los sistemas de autolisinas estudiados anteriormente. Martin Thanbichler señala: "El estudio de tales reguladores multienzimáticos, cuyo mal funcionamiento afecta a varios procesos relacionados con la pared celular al mismo tiempo, no sólo nos ayuda a comprender cómo responde la pared celular a los cambios en la célula o en el medio ambiente. También puede contribuir al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que combatan las bacterias interrumpiendo simultáneamente varias vías autolíticas. "
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
