Imagínese intentar derrotar a un ejército de invasores que puede duplicar el tamaño de su población cada veinte minutos. Esto es a lo que se enfrenta el cuerpo humano cuando se infecta con una cepa dañina de Escherichia coli (E. coli), un tipo de bacteria que puede multiplicarse rápidamente y causar una serie de enfermedades desagradables y potencialmente peligrosas, como diarrea, enfermedad respiratoria y neumonía.

Con el aumento mundial de la resistencia a los antibióticos, Los científicos están buscando desesperadamente nuevas formas de combatir las infecciones bacterianas con medicamentos. Un método eficaz para evitar que las células bacterianas se dividan y multipliquen sería apuntar a la maquinaria de división celular. Sin embargo, lograr esto, Se requiere una imagen más detallada de la estructura y organización de la propia maquinaria.

Investigadores de la Unidad de Biología Celular Estructural de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en colaboración con investigadores de la Universidad de Estocolmo, han arrojado luz sobre el mecanismo de división celular en E. coli. Su investigación fue publicada recientemente en Microbiología molecular .

A la larga, esta investigación podría ayudar a identificar nuevas formas de atacar las bacterias con antibióticos. "Si podemos comprender los mecanismos por los que las células bacterianas se dividen con mayor detalle, entonces podemos intentar crear medicamentos que interrumpan estos mecanismos, "dice Bill Söderström, autor principal del artículo.

La mayoría de las células bacterianas se replican por fisión binaria, un proceso en el que la célula madre se contrae y se separa en dos células hijas idénticas. Durante la división celular, una gran máquina molecular llamada "divisoma" se ensambla dentro de la célula. Los investigadores han revelado la organización espacial de dos proteínas clave del divisoma de E. coli, 'FtsZ' y 'FtsN'.

Por mucho tiempo, Los biólogos celulares habían asumido que todas las proteínas del divisoma estaban agrupadas en un gran supercomplejo. La microscopía de fluorescencia convencional tiene un poder de resolución relativamente bajo, lo que significa que los objetos adyacentes que están muy juntos a veces aparecen como una sola entidad. Sin embargo, utilizando una técnica de imagen de vanguardia disponible en OIST llamada nanoscopia de superresolución de agotamiento de emisiones estimuladas (STED), los investigadores pudieron visualizar la maquinaria de división a nanoescala. "Con mejor resolución, pudimos ver la diferencia entre los dos anillos de proteínas e inferir detalles sobre el proceso de división celular, "dice Söderström.

Usando dos colores fluorescentes para etiquetar FtsZ y FtsN en verde y rojo respectivamente, los investigadores revelaron que ambas proteínas están localizadas en grandes conjuntos, que se distribuyen de manera desigual alrededor del sitio de la división. Al principio del proceso de división, las dos proteínas forman anillos irregulares que no se superponen. A medida que avanza la división celular, el anillo verde, formado por FtsZ, se mueve dentro del anillo rojo, formado por FtsN. El hallazgo de que estas proteínas no siempre se superponen, sino que se separan en varios grupos, sugiere que el divisoma no funciona como una sola máquina molecular. Bastante, cada grupo de proteínas juega un papel específico.

Con una imagen más detallada de la maquinaria de división celular, Los biólogos pueden diseñar nuevos antibióticos para evitar que las células bacterianas se dividan y multipliquen. "El siguiente paso es observar muchos más pares de proteínas de división celular y averiguar cuál de ellas deberíamos atacar con fármacos". "dice Söderström.