Olvídate de las agujas en un pajar. Trate de encontrar la punta de una aguja en un virus. Los científicos han sabido por mucho tiempo que un grupo de virus llamados bacteriófagos tienen un don para la infiltración de bacterias y que algunos comienzan su ataque con una proteína de anclaje. Sin embargo, la punta de este pico es tan pequeña que nadie sabía lo que estaba hecho de o exactamente cómo funcionaba. Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado un único átomo de hierro en la cabeza de la espiga.
Dondequiera que hay bacterias se encuentran los bacteriófagos en el tracto digestivo o agua contaminada, y las heces suelen ser un buen lugar para encontrarles. Estos virus comienzan su trabajo sucio por medio de la perforación en la membrana externa de las bacterias. Una vez completamente anclados los fagos inyectan su ADN, lo que esencialmente se convierte en el fago dentro de la bacteria pues son literalmente transformadas en fábricas de fagos. Eventualmente, los microbios se llenan con tantos virus que estallan, liberando una nueva horda de fagos en el medio ambiente.
Aunque se sabe mucho acerca de la reproducción del fago, se sabe poco acerca de cómo el virus inicialmente consigue entrar en la bacteria. "Sabíamos que ... tiene que haber una proteína especial que hace que la apertura en la membrana celular externa de la pared celular", dice Petr Leiman, un biofísico en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. "Pero no sabíamos lo que permitía esto, lo que se encontraba al el final de la estructura, el final del negocio, la punta que ataca a la membrana."
Así Leiman y sus colegas en su nuevo estudio se refiere a dos conocidos como bacteriófagos P2 y Φ92, virus que apuntan las bacterias tales como Salmonella y Escherichia coli. Los investigadores ya sabían qué gen contiene las instrucciones de cómo hacer pico P2 de proteínas. Y después de un poco de lavado, descubrieron un gen análogo en Φ92. Entonces, los científicos produjeron las proteínas de los genes que codifican para convertirlos en cristales. Esto les permitió utilizar una técnica llamada cristalografía de rayos X, en las que bombardean los cristales con rayos X, para tener una idea de la estructura de las proteínas.
En teoría, esto debería haber sido suficiente para dar a los investigadores una idea de la punta de la espiga. Pero cuando se trató de modelar la punta con los datos del trabajo de cristalografía de rayos X, la punta seguía siendo invisible. Para solucionar este problema, los investigadores modificaron los genes de fagos de la espiga de manera que sólo se produce la porción de la punta de la proteína que era resistente a la que se está viendo. Cuando se cristalizó este pequeño fragmento de la proteína, los rayos X fueron finalmente capaces de resolver su estructura, y a partir de esto, el equipo tuvo la primera foto de la punta de la espiga: un único átomo de hierro en su lugar por seis aminoácidos, formando una punta afilada, perfectamente adaptado agujas para perforar las membranas externas de las bacterias.
Leiman señala que los resultados como éstos podría conducir a nuevas formas de combatir las bacterias que producen enfermedades. Como científicos el estudio de los fagos, sugiere, se pueden aislar las partes que sean más eficaces para matar las bacterias y tal vez producir una nueva clase de organismos antibacteriano.
Dondequiera que hay bacterias se encuentran los bacteriófagos en el tracto digestivo o agua contaminada, y las heces suelen ser un buen lugar para encontrarles. Estos virus comienzan su trabajo sucio por medio de la perforación en la membrana externa de las bacterias. Una vez completamente anclados los fagos inyectan su ADN, lo que esencialmente se convierte en el fago dentro de la bacteria pues son literalmente transformadas en fábricas de fagos. Eventualmente, los microbios se llenan con tantos virus que estallan, liberando una nueva horda de fagos en el medio ambiente.
Aunque se sabe mucho acerca de la reproducción del fago, se sabe poco acerca de cómo el virus inicialmente consigue entrar en la bacteria. "Sabíamos que ... tiene que haber una proteína especial que hace que la apertura en la membrana celular externa de la pared celular", dice Petr Leiman, un biofísico en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. "Pero no sabíamos lo que permitía esto, lo que se encontraba al el final de la estructura, el final del negocio, la punta que ataca a la membrana."
Así Leiman y sus colegas en su nuevo estudio se refiere a dos conocidos como bacteriófagos P2 y Φ92, virus que apuntan las bacterias tales como Salmonella y Escherichia coli. Los investigadores ya sabían qué gen contiene las instrucciones de cómo hacer pico P2 de proteínas. Y después de un poco de lavado, descubrieron un gen análogo en Φ92. Entonces, los científicos produjeron las proteínas de los genes que codifican para convertirlos en cristales. Esto les permitió utilizar una técnica llamada cristalografía de rayos X, en las que bombardean los cristales con rayos X, para tener una idea de la estructura de las proteínas.
En teoría, esto debería haber sido suficiente para dar a los investigadores una idea de la punta de la espiga. Pero cuando se trató de modelar la punta con los datos del trabajo de cristalografía de rayos X, la punta seguía siendo invisible. Para solucionar este problema, los investigadores modificaron los genes de fagos de la espiga de manera que sólo se produce la porción de la punta de la proteína que era resistente a la que se está viendo. Cuando se cristalizó este pequeño fragmento de la proteína, los rayos X fueron finalmente capaces de resolver su estructura, y a partir de esto, el equipo tuvo la primera foto de la punta de la espiga: un único átomo de hierro en su lugar por seis aminoácidos, formando una punta afilada, perfectamente adaptado agujas para perforar las membranas externas de las bacterias.
Leiman señala que los resultados como éstos podría conducir a nuevas formas de combatir las bacterias que producen enfermedades. Como científicos el estudio de los fagos, sugiere, se pueden aislar las partes que sean más eficaces para matar las bacterias y tal vez producir una nueva clase de organismos antibacteriano.
Imagen; Ataque viral. Un puñado de fagos P1 perforar la membrana de una bacteria E. coli, como se ha visto bajo el microscopio de electrones (izquierda) y una reconstrucción en 3D (derecha).
Fuente: nature.com
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