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Default @ October 18, 2012

Revelado: Cómo las bacterias perforar en nuestras células y los matan

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Un equipo de científicos ha revelado cómo ciertas bacterias dañinas perforar en nuestras células para matarlos. Su estudio muestra cómo se ensamblan 'nanodrills' bacterianas en las superficies exteriores de nuestras células, e incluye la primera película de la forma en que se hacen agujeros en las membranas externas de las células. La investigación, publicada en la revista eLife, apoya el desarrollo de nuevos fármacos que se dirigen a este mecanismo, que está implicado en enfermedades graves. El equipo reúne a investigadores de la UCL, Birkbeck, Universidad de Londres, la Universidad de Leicester, y la Universidad de Monash (Melbourne).

Revelado: Cómo las bacterias perforar en nuestras células y los matan


Microscopio (Imagen). En conjunto, los resultados de este estudio ofrecen una visión detallada de cómo estas toxinas bacterianas taladran agujeros en las membranas celulares. Las instantáneas de las microscopía electrónica muestran cómo los anillos están estructurados en el inicio y el final del proceso de perforación, y las imágenes en movimiento de la AFM muestran el proceso que se desarrolla.

Crédito: © photokanok_1984 / Fotolia

A diferencia de los ejercicios de un kit de bricolaje, que se retuercen y moler su camino a través de una superficie, nanodrills bacterianas no contienen piezas giratorias. Más bien, son estructuras en forma de anillo (similar a un ojal) construidas con moléculas de toxina de autoensamblaje. Una vez ensambladas, las toxinas desplegar una hoja alrededor del borde interior del anillo que divide hacia abajo en la membrana celular, formando un agujero.

Para determinar cómo se construyen estos anillos, el miembro del equipo Natalya Dudkina hace varios miles de imágenes de las membranas celulares artificiales recubiertos con toxinas, utilizando un microscopio electrónico. Dudkina es miembro del grupo de Helen Saibil en Birkbeck, Universidad de Londres, que se especializa en las estructuras biológicas de mapeo utilizando microscopía electrónica.

"Cada anillo se formó alrededor de 37 copias de la molécula de la toxina. Pero aparte de anillos completos, también se observó en forma de arco, anillos incompletos", dijo Dudkina. "Uno de los problemas que tuvimos, sin embargo, era que nuestro método sólo puede grabar instantáneas del proceso de perforación de la membrana congelados en diferentes etapas intermedias."

La solución a esto era producir una 'película' de lo que ocurre cuando las toxinas se colocan en una membrana celular. Esto se realizó con microscopía de fuerza atómica (AFM) en el laboratorio de Bart Hoogenboom en el Centro de Nanotecnología de Londres en la UCL. AFM utiliza una aguja ultrafina a sentir, en lugar de ver, una superficie. Esta aguja explora repetidamente la superficie para producir una imagen en movimiento que refresca lo suficientemente rápido para mostrar cómo las toxinas se mueven sobre la membrana y luego cortar los agujeros en la membrana como se hunden en.

"Fue bastante espectacular a la vista," dijo Carl Leung, un miembro del laboratorio de Hoogenboom en la UCL. "Después de que el montaje inicial de las toxinas en arcos y anillos, mantuvieron patinar sobre la superficie de la membrana. Luego se detuvieron, se hundieron en la membrana, y comenzaron a escupir el material que habían perforado a través, como el aserrín al perforar agujeros en la madera. "

Una gran sorpresa para el equipo fue que los anillos completos no son necesarios para perforar la membrana celular: incluso fragmentos relativamente cortos son todavía capaces de cortar los agujeros, aunque los más pequeños, y mantenerlos abiertos, permitiendo que las bacterias se alimentan de contenido de la celda.

Juntos, estos resultados dan una visión detallada de cómo estas toxinas bacterianas taladrar agujeros en las membranas celulares. Las instantáneas de las microscopía electrónica muestran cómo los anillos están estructurados en el inicio y el final del proceso de perforación, y las imágenes en movimiento de la AFM muestran el proceso que se desarrolla.

El descubrimiento apoya el desarrollo de nuevos fármacos que pueden dirigirse nanodrills bacterianas y ayudar a tratar las enfermedades en las que están implicados. Estos incluyen la neumonía, la meningitis y la septicemia. La investigación extensa en este tipo de fármacos que está en curso en la Universidad de Leicester, que también proporciona una forma modificada genéticamente de la toxina para ayudar a identificar los diferentes pasos en el proceso de perforación de un agujero.