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Un científico toma la imagen más clara de las bacterias vivas, revelando una densa superficie ‘irregular’

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La investigadora Georgina Benn tomó imágenes de toda la superficie de una bacteria E. coli con una resolución de menos de cinco nanómetros, o aproximadamente 1 / 10,000 del grosor de un cabello humano.

Los científicos del Reino Unido han tomado las imágenes más nítidas de bacterias vivas, destacando la capa protectora exterior que hace que algunas sean tan difíciles de matar.

Las fotos revelan que las bacterias Gram-negativas, que tienen una membrana externa protectora, no son impenetrables de manera uniforme; en realidad, tienen puntos más fuertes y más débiles en sus superficies.

En estas bacterias, la membrana externa está compuesta por densas redes de bloques de construcción de proteínas.

En el medio, sin embargo, hay «parches» libres de proteínas de cadenas azucaradas conocidas como glicolípidos.

La resistente membrana externa de las bacterias Gram-negativas evita que los antibióticos penetren en la pared celular, lo que hace que la resistencia a los antimicrobianos de bacterias como Salmonella y E. coli sea un peligro.

Sabiendo que hay « pequeñas lagunas para los parches que no contienen proteínas », sugiere que puede haber puntos vulnerables que pueden ser atacados por antibióticos, el coautor Bart Hoogenboom, biofísico del University College London, dijo en un comunicado.

El estudio, publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences, fue realizado por el equipo de Hoogenboom en UCL, junto con investigadores del National Physical Laboratory, King’s College London, University of Oxford y Princeton University.

«La membrana exterior es una barrera formidable contra los antibióticos y es un factor importante para hacer que las bacterias infecciosas sean resistentes al tratamiento médico», añadió Hoogenboom.

«Sin embargo, sigue siendo relativamente poco claro cómo se construye esta barrera, por lo que decidimos estudiarla con tanto detalle».

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La investigadora Georgina Benn tomó imágenes de toda la superficie de una bacteria E. coli con una resolución de menos de cinco nanómetros, o aproximadamente 1 / 10,000 del grosor de un cabello humano.

Georgina Benn, investigadora del laboratorio de Hoogenboom, pasó una pequeña aguja de solo unos nanómetros de ancho sobre la bacteria E. coli viva.

El proceso, conocido como microscopía de fuerza atómica, le permitió visualizar estructuras moleculares en la superficie del organismo.

Benn logró obtener una imagen de la superficie completa de una bacteria E. coli, ‘a una resolución asombrosamente alta de menos de cinco nanómetros’, según Ciencia ZME, aproximadamente 1 / 10.000 del grosor de un cabello humano.

“No hay un avance clave que nos haya permitido tomar esta imagen; en cambio, fue el resultado de la optimización de una amplia gama de cosas que se incluyeron en esto », dijo Hoogenboom a ZME Science.

La resistente membrana externa de bacterias Gram-negativas como E. Coli (en la foto) evita que los antibióticos penetren en sus paredes celulares.  Pero las nuevas imágenes sugieren que hay 'grietas en la armadura de las bacterias', dijeron los investigadores.

La resistente membrana externa de bacterias Gram-negativas como E. Coli (en la foto) evita que los antibióticos penetren en sus paredes celulares. Pero las nuevas imágenes sugieren que hay ‘grietas en la armadura de las bacterias’, dijeron los investigadores.

«Me gusta comparar esto con la cocina», agregó. ‘Un plato exquisito depende de una elección juiciosa y un equilibrio adecuado de varios ingredientes de alta calidad, en lugar de simplemente haber agregado sal o pimienta extra. Y aunque, por supuesto, soy parcial, creo que estas imágenes definitivamente merecen una estrella Michelin ».

El equipo ya sabía que la membrana externa era densa, pero las imágenes resultantes revelaron que estaba repleta de agujeros microscópicos formados por proteínas.

Estos agujeros permiten la entrada de nutrientes y mantienen las toxinas fuera, dijeron los investigadores.

Bart Hoogenboom, profesor de biofísica en UCL, dirigió el equipo que fotografió la bacteria E. Coli

Bart Hoogenboom, profesor de biofísica en UCL, dirigió el equipo que fotografió la bacteria E. Coli

«La imagen de libro de texto de la membrana externa bacteriana muestra proteínas distribuidas sobre la membrana de manera desordenada, bien mezcladas con otros componentes básicos de la membrana», dijo Benn en el comunicado.

Estas fotos refutan eso, agregó, mostrando que los parches de lípidos están separados de las redes de proteínas, «al igual que el aceite que se separa del agua, en algunos casos formando grietas en la armadura de las bacterias».

Benn dijo que los resultados significan que los científicos pueden « comenzar a explorar si ese orden es importante para la función de la membrana, la integridad y la resistencia a los antibióticos ».

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, al menos 2.8 millones de personas contraen una infección resistente a los antibióticos solo en los EE. UU., y más de 35,000 personas mueren a causa de una.

Mientras más antibióticos se usen para tratar infecciones bacterianas, menos efectivos se vuelven.

Las impresionantes fotos también pueden explicar cómo las bacterias pueden tener una capa protectora tan densa sin dejar de crecer rápidamente. (En condiciones óptimas, E. coli duplica su tamaño y se divide cada 20 minutos).

Los parches libres de proteínas podrían permitir un mayor rendimiento, lo que facilitaría el crecimiento de la membrana.

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