Descubren una nueva función bacteriana para sobrevivir al sistema inmune
- Investigadores del Centro Nacional de Biotecnología desvelan la doble función del gen comk del patógeno Staphylococcus aureus para reparar su ADN y modificar su metabolismo durante la infección
- Este trabajo permitirá investigar nuevas dianas terapéuticas para reforzar el sistema inmunitario frente a infecciones hospitalarias
Un equipo internacional liderado por el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) describe en Nature Communications una nueva función de genes del patógeno Staphylococcus aureus que le permite sobrevivir al sistema inmune del hospedador. Este hallazgo abre la puerta al desarrollo de dianas terapéuticas que permitan reforzar el sistema inmune frente a infecciones hospitalarias.
Las bacterias presentan una propiedad llamada competencia natural. Esta se basa en la acción de un complejo proteico de su membrana que puede transportar ADN externo -de la célula que infectan o de otras bacterias cercanas- al interior de la bacteria e incorporarlo al suyo propio. Mediante dicho mecanismo, la bacteria modifica su propia información genética. “Es una manera que tienen de evolucionar”, apunta Daniel López, jefe del grupo Biología Molecular de las Infecciones en el CNB y quien ha dirigido la investigación.
Sin embargo, quedaba por resolver una incógnita relacionada con la información genética responsable de semejante función. “Hay muchas especies bacterianas que, aunque tienen los genes para producir esa maquinaria, nunca se ha visto que sean capaces de adquirir genes de fuera. Una cuestión que ha estado sobre la mesa durante décadas es: ¿cómo es posible que los genes de competencia natural estén en bacterias competentes?”, señala López.
Descubiertas nuevas funciones de la proteína reparadora humana HELB
- HELB es una helicasa implicada en importantes procesos de replicación y reparación del genoma
- Investigadores del CSIC utilizan la tecnología de pinzas ópticas para observar el comportamiento de esta proteína sobre la molécula de ADN
Sobre el genoma de cada célula actúan numerosas proteínas que leen, duplican o reparan el ADN. Para que estas proteínas puedan actuar es necesario abrir la doble hélice del ADN, un paso esencial en los procesos de replicación o reparación de esta molécula. Las helicasas son pequeñas máquinas moleculares que realizan esta acción. Pese a su importancia, existen múltiples helicasas cuya función concreta está aún por identificar.
Ahora, un trabajo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) describe la importancia de la proteína humana HELB. Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en colaboración con la Universidad de Bristol han observado que HELB, una helicasa hasta ahora poco conocida pero cuyas mutaciones se asocian a diversos problemas de salud y al desarrollo de tumores, parece cumplir un papel fundamental en la reparación del ADN.
Un estudio evolutivo abre la puerta a una estrategia eficaz frente a bacterias resistentes a los antibióticos
- La adquisición de mutaciones de resistencia a antibióticos puede dar lugar a la sensibilización frente a otros antibióticos, un fenómeno conocido como sensibilidad colateral
- Comprender la evolución de la resistencia a los antibióticos podría facilitar el diseño de nuevas estrategias terapéuticas utilizando antibióticos de uso habitual
La resistencia de las bacterias a los antibióticos es, tal como indican la OMS y la ONU, uno de los mayores problemas actuales de salud pública. Dicha resistencia hace más difícil -en ocasiones imposible- tratar las infecciones bacterianas, así como desarrollar prácticas clínicas como trasplantes o tratamientos anticancerígenos que requieren un control de posibles infecciones. Entre estas, tienen gran relevancia las causadas por Pseudomonas aeruginosa, uno de los patógenos oportunistas que con mayor frecuencia produce infecciones en pacientes hospitalizados o con patologías previas, incluyendo inmunodeficiencias y fibrosis quística. Esta bacteria tiene una baja sensibilidad a los antibióticos, y una gran capacidad para adquirir mutaciones de resistencia a los mismos, de ahí el interés en encontrar terapias eficaces contra ella. En este contexto, además de desarrollar nuevos antibióticos, algo económicamente costoso, es necesario hacer un mejor uso de los que ya tenemos.
Un nuevo estudio de los investigadores del CSIC Sara Hernando-Amado, Pablo Laborda, José Ramón Valverde y José Luis Martínez publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), da un paso más en la búsqueda de alternativas terapéuticas basadas en el uso de antibióticos ya existentes. Analizando la evolución de diferentes mutantes de P. aeruginosa en presencia de distintos antibióticos, han identificado un patrón conservado de sensibilidad frente a otros antibióticos (un fenómeno llamado sensibilidad colateral) que podría tener aplicación clínica.
Functional and structural studies of an antibacterial enzyme reveal binding and activity subdomains
Recent estimates indicate that antibiotic-resistant bacteria already cause more than one million deaths per year worldwide. In this regard, viruses that prey on these resistant bacteria are a promising area of research. These bacterial viruses, called bacteriophages (or phages for short) kill their hosts by producing enzymes, (endolysins) which degrade the peptidoglycan layer in the bacterial cell wall. But using endolysins to eradicate bacteria still requires a better understanding of their structure and function.
A recent collaboration study published in Acta Crystallographica section D describes the structural and functional characterization of the endolysin enzyme Pae87 from Pseudomonas aeruginosa phage JG004. Researchers from Pedro García´s (Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas, CIB-CSIC) and Mark van Raaij´s (Centro Nacional de Biotecnología, CNB-CSIC) groups have carried out biochemical and structural studies that led to solve the protein’s structure and function.
Identificado un gen que regula la localización subterránea de los tubérculos de patata
- Si las condiciones ambientales son buenas, las plantas de patata utilizan los azucares en la parte aérea para crecer, mientras que para sobrevivir al invierno los acumulan en tubérculos bajo tierra en forma de almidón
- El gen BRANCHED1b, que regula varios procesos moleculares relacionados con periodos de inactividad vegetal, es también responsable de que los tubérculos se formen bajo tierra
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas identifican una nueva función del gen BRANCHED1b, que ha resultado ser esencial para la formación de tubérculos bajo tierra. El trabajo, que se publica ahora en Nature Plants muestra que mutaciones en este gen afectan a la capacidad de distinguir entre tallos aéreos y subterráneos (llamados estolones) en las plantas de patata. De esta manera en las plantas mutantes se produce una distribución errónea de los azucares y de las señales que controlan la formación de tubérculos y estas desarrollan tubérculos aéreos, expuestos a las inclemencias del tiempo y los animales.
El equipo del CSIC dirigido por Pilar Cubas, en colaboración con el de Salomé Prat, en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) ha identificado que el gen llamado BRANCHED1b (BRC1b) es esencial para que los tubérculos se formen únicamente en la parte subterránea de la planta. Cubas explica sus resultados “utilizando como modelo plantas de patata silvestres y mutantes que no expresaban este gen, estudiamos la formación de tallos aéreos y subterráneos (llamados estolones) durante seis semanas. Así observamos que los mutantes producían más tallos aéreos, pero menos estolones que las plantas silvestres. Pero el cambio más llamativo se refería a la formación de tubérculos: los mutantes producían muchos menos tubérculos subterráneos y de menor tamaño, y además, empezaron a producir tubérculos aéreos.”
Mutaciones de ómicron ya existían en pacientes infectados meses antes de ser dominantes
Identificada una posible estrategia terapéutica basada en la compensación fisiológica de la resistencia bacteriana a los antibióticos
- Las mutaciones que producen resistencia bacteriana pueden suponer un coste fisiológico que reduce su crecimiento cuando cesa el tratamiento antibiótico
- Esta desventaja puede servir para implementar tratamientos discontinuos utilizando antibióticos ya disponibles
Las resistencias bacterianas se deben, entre otras causas, a la adquisición de variaciones genéticas (por ejemplo, mutaciones) como consecuencia de la presión selectiva que ejercen los antibióticos. En algunas ocasiones, un incremento de resistencia a un antibiótico puede suponer para las bacterias un coste fisiológico (por ejemplo, un peor crecimiento) cuando crecen en ausencia del mismo, algo que podría explotarse clínicamente. En el caso de Pseudomonas aeruginosa, un patógeno oportunista que produce infecciones en pacientes hospitalizados o con patologías previas, tiene una elevada resistencia intrínseca a los antibióticos y una gran capacidad para adquirir mutaciones de resistencia a los mismos, de ahí la importancia de encontrar tratamientos eficaces.
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), usando ensayos de evolución experimental, han identificado una posible estrategia terapéutica que aprovecha el coste fisiológico asociado a la adquisición de resistencia bacteriana. El nuevo trabajo de Sara Hernando-Amado, Pablo Laborda, José Ramón Valverde y José Luis Martínez publicado en Molecular Biology and Evolution plantea un escenario en el que este coste de crecimiento podría favorecer una bajada, o incluso reversión, de la resistencia a los antibióticos. En estos casos, se podrían realizar tratamientos discontinuos de antibióticos ya que, pasado un breve periodo de tiempo, las bacterias volverían a ser sensibles al antibiótico inicial. El conocimiento de la evolución y el coste fisiológico asociado se convierte así en una herramienta más para la posible reutilización de antibióticos ya disponibles en clínica.
El grupo de Alvaro San Millán recibe el premio PRAN a la mejor publicación científica sobre resistencia a los antibióticos
El trabajo del grupo de Alvaro San Millán del CNB-CSIC ha sido galardonado con uno de los premios PRAN de la Agencia Española del Medicamento y Productos Sanitarios (AEMPS).
Su artículo "Permassive transmission of a carbopenem resistance plasmid in the gut microbiota of hospitalized patients" publicado en Nature Microbiology en el año 2021 ha sido considerado la mejor publicación científica sobre resistencia a antibuioticos del año 2021.
Un estudio muestra cómo el fármaco plitidepsina inhibe la reproducción del SARS-CoV-2 dentro de las células
- Actúa sobre las células e impide la formación de los espacios donde se reproduce el virus, según revela un estudio coliderado por investigadoras del CSIC e IrsiCaixa
Un estudio coliderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha mostrado cómo actúa el fármaco aplidin (plitidepsina) para inhibir la replicación del coronavirus SARS-CoV-2 dentro de las células humanas: el fármaco impide la formación de compartimentos celulares donde se replica el material del virus. De este modo, interfiere en las células y evita la progresión de la infección viral. Su funcionamiento refuerza su potencial para combatir futuras variantes del SARS-CoV-2, pues este paso de la replicación del virus es común a todas las variantes del virus. El estudio, en fase de revisión, se presentó ayer en la Conferencia sobre Retrovirus e Infecciones Oportunistas (CROI), en Barcelona.
El fármaco plitidepsina, comercializada con el nombre de aplidin, ha sido uno de los fármacos que ha demostrado mayor eficacia para bloquear la replicación del SARS-CoV-2 en experimentos de laboratorio. “Cuando pusimos en marcha este estudio para analizar la actividad antiviral de plitidepsina en la célula, no esperábamos descubrir que su diana de actuación se encontraba en un estadio tan inicial de la replicación del SARS-CoV-2”, explica Cristina Risco, investigadora del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y co-líder del estudio junto a investigadores del Instituto de Investigación del Sida IrsiCaixa, el Centro de Investigación en Sanidad Animal (IRTA-CReSA) y la farmacéutica PharmaMar.
El proyecto Rock-Eaters analizará cómo avanza la vida en lavas y rocas de áreas deglaciadas de la Antártida
- La expedición antártica será del 14 de febrero al 15 de marzo
- Los resultados ayudarán a analizar como contribuyen los microorganismos a la respuesta de los ecosistemas antárticos a los cambios ambientales
- Gracias a las herramientas que han desarrollado muchos de los análisis se hacen in situ, sin necesidad de llegar al laboratorio
Madrid, 10 de febrero de 2022. Cuando la lava de un volcán se enfría o por el retroceso glaciar quedan al descubierto suelos y rocas previamente cubiertas por hielo, los microorganismos son los primeros seres vivos que los colonizan. Esta colonización pionera es el paso previo e imprescindible para que se desarrollen otras formas de vida más complejas. Estas comunidades microbianas son las que se proponen estudiar en el proyecto ROCK-EATERS en el que participan Asunción de los Ríos y Fernando Garrido del Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid (MNCN) y Javier Tamames del Centro Nacional de Biotecnología (CNB), ambos del CSIC. Los datos obtenidos les permitirán descubrir una diversidad antártica desconocida y caracterizar sus dinámicas para en el futuro poder valorar su resiliencia frente al cambio climático. El curso de la expedición se podrá seguir a través del blog Rock-eaters Antarctic Expedition: searching microbial life in rocks.
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