Las toxinas liberadas por un tipo de bacteria que causa la enfermedad diarreica secuestran los procesos celulares y obligan a las proteínas importantes a ensamblarse en «caminos a ninguna parte», redirigiendo las proteínas lejos de otros trabajos que son clave para la función celular adecuada, según ha descubierto un nuevo estudio.
Las proteínas afectadas se conocen como actinas, que son muy abundantes y tienen múltiples funciones que incluyen ayudar a cada célula a unir su contenido, mantener su forma, dividirse y migrar. Las actinas se ensamblan en filamentos similares a hilos para realizar ciertos trabajos dentro de las células.
Los investigadores encontraron que dos toxinas producidas por el Vibrión El género de bacterias hace que las actinas comiencen a unirse en estos filamentos, que podrían considerarse como carreteras celulares en las que se entrega la carga, en el lugar incorrecto dentro de las células y en la dirección incorrecta.
«Crecer en la dirección equivocada es una función totalmente nueva que no se conocía previamente y que no se pensaba que fuera posible para los filamentos de actina dentro de la célula», dijo el autor principal Dmitri Kudryashov, profesor asociado de química y bioquímica en la Universidad Estatal de Ohio. «Una gran fracción de actina en la célula se consume en la formación de ‘carreteras’ donde no se necesitan, por lo que los recursos celulares se desperdician y no se pueden utilizar para satisfacer las necesidades básicas de la célula».
La investigación se publica hoy (18 de noviembre de 2022) en la revista Avances de la ciencia.
Estas toxinas disruptivas se denominan VopF y VopL y son producidas por dos cepas de Vibrión bacterias que viven en el agua de mar: cholerae y V. parahaemolyticuslos cuales pueden contaminar las ostras y otros mariscos que, cuando se comen crudos, enferman a las personas.
En este estudio, el equipo de investigación se concentró en describir las actividades celulares inesperadas en lugar de otras implicaciones, como la forma en que el secuestro se relaciona con la infección bacteriana.
«Estamos analizando la interferencia a nivel molecular; no nos hemos centrado aquí en cómo esta función celular podría afectar a los humanos», dijo la primera y coautora Elena Kudryashova, científica investigadora en química y bioquímica en el estado de Ohio.
«Desde un punto de vista práctico, esto nos dice más sobre estos patógenos, y conocer a tu enemigo te ayuda a luchar contra tu enemigo», dijo. «Pero encontrar algo que no sabíamos que era posible, que la actina se comportara de esa manera dentro de la célula, plantea nuevas preguntas sobre si esta función podría ser realmente necesaria o podría ocurrir de alguna otra manera».
Hasta ahora, se sabía que las actinas ensamblaban cada filamento de una manera, partiendo de lo que se conoce como su extremo puntiagudo y dirigiéndose hacia lo que se denomina el extremo con púas de la estructura. Debido a que su número es limitado, las actinas se desensamblan según sea necesario desde el extremo puntiagudo y se reciclan para mantener la actividad direccional hacia el extremo con púas, y luego estos filamentos de actina realizan funciones, como la migración, contracción o división celular, según lo dictado por lo que la celda manda.
Sin embargo, cuando las toxinas VopF y VopL ingresan a una célula, atraen moléculas de actina para comenzar un nuevo filamento y hacen que los filamentos comiencen a ensamblarse en este lugar, lo que los lleva a alargarse en la dirección del extremo puntiagudo, una inversión de su dirección habitual de elongación.
«Las toxinas comienzan a hacer estas autopistas de filamentos de actina en el lugar equivocado, creando algo que es inútil para la célula, y la célula no sabe cómo lidiar con eso», dijo Kudryashov.
Esta interferencia de actina se observó utilizando imágenes de células vivas que contenían moléculas de toxina individuales. Aunque aún no conocen todas las consecuencias de esta actividad de secuestro, los investigadores dijeron que los resultados podrían incluir la filtración de nutrientes a través de las paredes intestinales dañadas, lo que proporcionaría alimento para las bacterias infecciosas que esperan afuera.
«Matar células no siempre es necesario; alterar la función de barrera de las células también puede ser beneficioso para los patógenos», dijo Kudryashova.
Y es por eso que los científicos quieren aprender más, si otras moléculas pueden obligar a las actinas a ensamblar «caminos a ninguna parte», y si esa extraña formación de filamentos podría incluso ser un mecanismo beneficioso en un conjunto diferente de circunstancias.
«Es muy posible que nuestras propias células estén haciendo esto en alguna ocasión, pero no lo sabemos porque la actina tiene muchas funciones y aún no todas se conocen bien», dijo Kudryashov.
El equipo de Ohio State colaboró con los coautores Ankita, Heidi Ulrichs y Shashank Shekhar de la Universidad de Emory.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud.