En las bacterias Gram-negativas, que incluyen algunos de los patógenos humanos más devastadores, hasta ahora solo se han identificado dos mecanismos para la exportación de polisacáridos. Ahora, un equipo de investigación de Max Planck dirigido por Lotte Søgaard-Andersen ha identificado un tercer mecanismo completamente nuevo sobre cómo se exportan los polisacáridos. Estos hallazgos, publicados en mBio , allanan el camino hacia una comprensión completa de los mecanismos que median la protección, la motilidad y la interacción de muchos patógenos bacterianos.

Las bacterias no solo prosperan con el azúcar como fuente de carbono y energía, sino que también producen y secretan una amplia variedad de los llamados polisacáridos. Los polisacáridos son cadenas de azúcares y son los biopolímeros más abundantes en la tierra. Las largas cadenas de azúcar juegan un papel vital en las bacterias comensales y patógenas de vida libre. También son cruciales para la protección bacteriana, recubriendo las células contra el estrés ambiental, como la desecación, los efectores inmunitarios y los depredadores. Además, sus funciones adhesivas y estructurales contribuyen a la colonización de superficies y la formación de biopelículas. También son importantes para la aplicación exitosa de vacunas antibacterianas. Por lo tanto, tienen las claves para comprender y controlar las interacciones beneficiosas y patógenas entre humanos, animales y plantas y microbios. Y por último, pero no menos importante, los polisacáridos se utilizan en las industrias alimentaria, farmacéutica y médica.

La exportación de polisacáridos es un gran desafío porque las moléculas son químicamente diversas y muy grandes. En las bacterias Gram-negativas, hasta ahora solo se conocen dos mecanismos para la exportación de polisacáridos:una proteína OPX de membrana externa (en las denominadas vías dependientes del transportador Wzx/Wzy y ABC) y una proteína de barril β de membrana externa. (en las denominadas vías dependientes de sintasa). Sin embargo, hay ejemplos de vías que no parecen seguir estos esquemas simples:en particular, en algunas vías Wzx/Wzy, se sabía que las proteínas de barril β de la membrana externa eran importantes para la exportación de polisacáridos, por ejemplo, en Vibrio cholerae y Myxococcus xanthus. , pero el mecanismo exacto no estaba claro. Además, otros estudios describen proteínas OPX cortas que carecen de la parte que se integra en la membrana externa. Aquí, no está claro cómo estas proteínas podrían apoyar la exportación de polisacáridos.

Un equipo de investigación del Instituto Max-Planck de Microbiología Terrestre dirigido por Lotte Søgaard-Andersen pudo arrojar nueva luz sobre estas preguntas. Usando experimentos y biología estructural computacional, los científicos proporcionan evidencia de un mecanismo completamente nuevo sobre cómo las bacterias pueden exportar polisacáridos a través de la membrana externa. Johannes Schwabe, estudiante de posgrado y autor principal del estudio, y la Dra. María Pérez-Burgos dicen:"Comenzamos observando de cerca la vía dependiente de Wzx/Wzy para la síntesis de un polisacárido secretado llamado EPS en M. xanto".

De acuerdo con el conocimiento actual, el EPS sería secretado a través de la membrana externa por una proteína OPX que está integrada en la membrana. Sin embargo, el grupo descubrió que una proteína de barril β de la membrana externa llamada EpsX también es importante para la exportación de EPS. "Luego, sorprendentemente, descubrimos una proteína OPX corta periplásmica correspondiente, EpsY, que carece por completo de la parte para atravesar la membrana externa. Junto con el Dr. Timo Glatter, también descubrimos que EpsX y EpsY interactúan directamente".

Con base en sus observaciones y biología estructural computacional, los científicos proponen que EpsX y EpsY representan un nuevo tipo de translocon para la exportación de polisacáridos a través de la membrana externa, donde una proteína de barril β funciona explícitamente como la parte que se extiende por la membrana externa en un complejo bipartito con una proteína OPX completamente periplásmica.

Según Lotte Søgaard-Andersen, este conocimiento detallado podría abrir nuevas formas de controlar las bacterias patógenas. Ella explica:"Marco Herfurth, un estudiante de posgrado en mi grupo de investigación, descubrió mediante la genómica computacional que los sistemas compuestos similares están muy extendidos en las bacterias Gram-negativas.

"Por ejemplo, este nuevo sistema explica cómo V. cholerae secreta su polisacárido VPS, que es importante para la formación de biopelículas y la virulencia. Por lo tanto, nuestros hallazgos no solo tienen implicaciones significativas para nuestra comprensión de la exportación de polisacáridos en M. xanthus, sino también profundas implicaciones para nuestra comprensión de la exportación de polisacáridos en general en bacterias Gram-negativas". + Explora más

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