Describen la arquitectura del sistema que da virulencia al bacilo de la tuberculosis

Un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), en Madrid, junto con otro de la Universidad de Wurzburgo, en Alemania, ha descrito la estructura tridimensional y el funcionamiento de un sistema que emplea Mycobacterium tuberculosis para bloquear la respuesta inmunitaria cuando infecta a un organismo, facilitando así la infección.

Para evadir al sistema inmune del hospedador, la bacteria de la tuberculosis cuenta con un sistema de secreción –un complejo de proteínas situado en su membrana- que le permite, una vez dentro del macrófago, inyectar ciertos factores de virulencia para detener la acción de la célula inmune y así poder reproducirse.

Por primera vez se presenta esta estructura a nivel atómico, mediante criomicroscopía electrónica, una tecnología altamente potencia que permite obtener imágenes de estructuras moleculares a una elevada resolución. El sistema de secreción de M. tuberculosis, llamado T7SS (sistema de secreción de tipo 7), se había mostrado en trabajos previos sin mucho detalle. Ahora, en un estudio que publica la revista Nature, los científicos ofrecen relevantes datos sobre la arquitectura de esta estructura en forma de hexámero, desde cuyo centro la bacteria expulsa los factores de virulencia.

Los investigadores Óscar Llorca, que dirige el Grupo de Complejos Macromoleculares en la Respuesta a Daños en el ADN en el CNIO, y Ángel Rivera-Calzada, investigador de este grupo, han aportado su experiencia en criomicroscopía electrónica y procesamiento digital de imagen. Por su parte, Sebastian Geibel y Nikolaos Famelis, de la Universidad de Wurzburgo, también autores del trabajo, son expertos en sistemas de secreción bacterianos. Ambos equipos se han coordinado para describir en detalle cómo es el T7SS a nivel atómico. Para ello han trabajado con M. smegmatis, bacteria que se emplea como modelo en el estudio de M. tuberculosis, que cuenta con el mismo sistema de secreción.

En concreto, el trabajo muestra que el hexámero de T7SS “está formado por un subcomplejo de cuatro proteínas, y que son necesarias seis copias idénticas de este subcomplejo para dar forma a la estrella de seis puntas en torno a un poro central, por donde la bacteria expulsa los factores de virulencia que bloquean la respuesta defensiva del organismo infectado”, detalla Llorca. “Los componentes que hasta ahora se veían difusos con otras técnicas son, en realidad, elementos que están en constante movimiento”. Ese mecanismo propuesto fue testado con éxito por el grupo de Wurzburgo mediante diferentes versiones mutadas del sistema.

“El siguiente paso en esta investigación es estudiar en mayor profundidad todo lo que rodea al funcionamiento de los factores de virulencia e identificar las regiones sobre las que puedan desarrollarse compuestos que bloqueen la acción del transportador de esos factores”, expone a DM Llorca.

Por otro lado, el sistema empleado por el grupo alemán para testar el mecanismo es de gran interés para toda la comunidad investigadora: “Será de gran utilidad para estudiar el efecto de nuevas moléculas dirigidas contra el mecanismo de secreción”, amplía Rivera-Calzada.

Esta investigación multidisciplinar abre un nuevo campo en el ámbito de las enfermedades causadas por infecciones bacterianas, ya que conocer la estructura tridimensional de los distintos sistemas de secreción bacteriana permitirá explorar nuevos compuestos que los bloqueen. “Son sistemas presentes en la mayoría de las bacterias, pero evolutivamente diferentes. El T7SS es uno de los menos explorados”, comenta Llorca. Así, el hallazgo podría ayudar en la búsqueda de nuevos tratamientos contra la tuberculosis y otras enfermedades bacterianas.

La tuberculosis es una enfermedad infecciosa que tiene una elevada tasa de fallecimiento: es una de las diez primeras causas de mortalidad en todo el mundo, e impacta especialmente a personas con VIH y otras patologías que afectan al sistema inmunitario. Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), 10 millones de personas enfermaron de tuberculosis en 2017 en todo el mundo, 1,6 de las cuales fallecieron.

Estructura 3D del sistema de secreción T7SS de la bacteria Mycobacterium smegmatis, similar al que utiliza la bacteria de la tuberculosis durante la infección.
Las diferentes proteínas que forman esta nanomáquina han sido coloreadas con diferentes colores. En azul, elementos del sistema situados en el interior de la bacteria, son responsables de atrapar los factores de virulencia producidos por la bacteria y proporcionar la energía necesaria para su secreción al exterior.
En verde, parte del sistema situada en el exterior de la membrana de la bacteria, y que constituye parte del poro por le que son secretados los factores de virulencia

 

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