En naturaleza, las bacterias ocurren principalmente en colectivos multicelulares, en lugar de como individuos. Son capaces de coordinar su comportamiento, con algunas especies incluso pudiendo moverse juntas en enjambres. El grupo de investigación junior de química biológica de la Universidad de Konstanz investiga las formas en que los organismos pueden manipular y, sobre todo, inhibir este tipo de comportamiento. Líder de grupo e investigador principal Dr. Thomas Böttcher, su equipo y la investigadora doctoral Sina Rütschlin (de soltera Richter) han examinado la biosíntesis de uno de estos inhibidores de enjambres, encontrando que su producción depende de condiciones específicas a nivel de sustrato de la célula bacteriana. Hay un aspecto evolutivo importante en esto:el grupo de trabajo pudo demostrar cómo las células bacterianas producen varias sustancias naturales con el mínimo esfuerzo. En el futuro, Estos hallazgos pueden llegar a desempeñar un papel importante en la lucha contra las enfermedades infecciosas y la resistencia a los antibióticos. Se han publicado en la edición en línea actual de la revista científica. Biología química celular .

El enjambre hace que las bacterias sean mucho más resistentes a los antibióticos. A veces, los enjambres de bacterias toleran incluso un aumento de diez o cien veces en la dosis de antibiótico. Mientras realizaba un posdoctorado en EE. UU., Thomas Böttcher pudo aislar dos cepas de bacterias de una muestra de algas rojas: Vibrio alginolyticus , que pulula rápidamente, y algas Shewanella, que inhibe este movimiento, limitar el impulso de expansión de su rival. Las algas Shewanella logran esto a través de la secreción de un llamado sideróforo, que es producida por la propia cepa y permite que las bacterias absorban el hierro férrico del medio ambiente.

La pregunta es:¿cómo se produce exactamente este sideróforo? Al secuenciar las bacterias, los investigadores encontraron un grupo de genes que puede ser responsable de la producción de sideróforos a nivel celular. "Nuestro principal hallazgo fue que, contrario a lo que esperábamos, la enzima no produce el sideróforo relevante debido a su especificidad, sino que es el pool de sustrato celular el que gobierna el proceso de producción ", dice el químico, quien es miembro del Zukunftskolleg en la Universidad de Konstanz. El estudio reveló que la enzima aislada tenía su principal especificidad por un metabolito completamente diferente en comparación con la célula viva. Parece que la célula puede regular sus componentes básicos para producir un metabolito que la enzima responsable no necesariamente favorecería. pero que beneficia a la célula de manera importante.

"La célula bacteriana manipula los sustratos para producir tres metabolitos al mismo tiempo. Esto crea variabilidad, que permite la producción eficiente de una variedad de metabolitos ", explica Thomas Böttcher. Esta, Sucesivamente, impulsa una rápida adaptación evolutiva.

Hay consecuencias en el hecho de que la enzima no parece especializarse en la producción de un metabolito principal, pero que se crean varios metabolitos, cuya producción está siendo regulada a nivel de sustrato. Una práctica común hasta ahora ha sido introducir secuencias de genes de muestras ambientales en bacterias de laboratorio bien manejables. que conduce a la producción de metabolitos. Sin embargo, como demostraron los investigadores, estos metabolitos pueden no ser los que se producen en la naturaleza. Por lo tanto, es de suma importancia conocer el conjunto de sustratos de la célula para poder predecir los productos correctos.