Revelaron un misterio histórico: cómo se mueven las bacterias

Durante más de cinco décadas los científicos han estado detrás de encontrar el mejor modo de enfrentarse a las bacterias. Entre los muchos frentes que se han investigado para llegar a ese fin, se encuentra la manera en que esos patógenos recorren su camino dentro del cuerpo. Ese misterio parece haber llegado a su fin, según lo informado por los especialistas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia (UVA) en su reciente artículo publicado en la revista científica Cell y también informado a través del blog de la entidad.

Según señalaron, han resuelto un misterio que involucra a bacterias como la difundida Escherichia coli, entre muchas otras. Los científicos, detectaron que las hélices de las que se valen las bacterias para realizar el proceso de movimiento están hechas de una sola proteína. Para el desarrollo de esta investigación se conformó un equipo internacional de casi dos decenas de profesionales dirigido por Edward H. Egelman de la UVA, líder en el campo de la microscopía crioelectrónica de alta tecnología.

En la tarea, los investigadores utilizaron microscopía avanzada, conocida como crio-EM, y modelado por computadora de vanguardia para revelar lo que ningún microscopio de luz tradicional podía ver: la extraña estructura de estas hélices al nivel de los átomos individuales.

Cada tipo de bacteria posee uno o varios apéndices conocidos como flagelos. Cada uno está formado por miles de subunidades, todas exactamente iguales. Si esa cola fuera recta o un poco flexible, dejaría a las bacterias incapaces de moverse, porque tales formas no pueden generar empuje. Se necesita una hélice giratoria similar a un sacacorchos para impulsar a la bacteria hacia adelante. Los científicos llaman a este proceso “superenrollamiento” y ahora, después de más de cinco décadas, entienden cómo las bacterias lo logran.

“Si bien han existido modelos durante 50 años sobre cómo estos filamentos podrían enrollarse de manera tan regular, ahora hemos determinado la estructura de estos filamentos en detalle atómico. Podemos demostrar que estos modelos estaban equivocados, y nuestra nueva comprensión ayudará a allanar el camino para tecnologías que podrían basarse en tales hélices en miniatura” declaró Egelman, del Departamento de Bioquímica y Genética Molecular de la UVA

Gracias al uso de crio-EM, Egelman y su equipo encontraron que la proteína que forma el flagelo puede existir en 11 estados diferentes. Es la mezcla precisa de estos estados lo que hace que se forme el “sacacorchos”. Se sabía que la hélice de las bacterias es bastante diferente a otras similares utilizadas por los organismos unicelulares llamados arqueas. Estos se encuentran en algunos de los entornos más extremos de la Tierra, como en el fondo del océano y en depósitos de petróleo en las profundidades del suelo.

Los científicos utilizaron crio-EM para examinar los flagelos de una forma de arquea, Saccharolobus islandicus. Si bien los detalles fueron bastante diferentes de lo que los investigadores vieron en las bacterias, el resultado fue el mismo, con los filamentos formando sacacorchos regulares. Esto muestra que, aunque las hélices de las bacterias y las arqueas son similares en forma y función, los organismos desarrollaron esos rasgos de forma independiente.

“Al igual que con las aves, los murciélagos y las abejas, que han desarrollado alas para volar de forma independiente, la evolución de las bacterias y las arqueas ha convergido en una solución similar para nadar en ambos. Desde que estas estructuras biológicas surgieron en la Tierra hace miles de millones de años, los 50 años que ha llevado comprenderlas pueden no parecer tanto”, concluyó Egelman, cuyo trabajo previo de imágenes lo llevó a integrarse a la Academia Nacional de Ciencias, uno de los más altos honores que puede recibir un científico.

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