Formación de agujeros. Crédito:Edward S. Parsons et al. UCL
Para matar bacterias en la sangre, nuestro sistema inmunológico se basa en nanomáquinas que pueden abrir agujeros mortales en sus objetivos. Los científicos de UCL ahora han filmado estas nanomáquinas en acción, descubrir un cuello de botella clave en el proceso que ayuda a proteger nuestras propias células.
La investigación, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , nos proporciona una mejor comprensión de cómo el sistema inmunológico mata las bacterias y por qué nuestras propias células permanecen intactas. Esto puede orientar el desarrollo de nuevas terapias que aprovechen el sistema inmunológico contra las infecciones bacterianas. y estrategias que reutilizan el sistema inmunológico para actuar contra otras células rebeldes del cuerpo.
En investigaciones anteriores, los científicos obtuvieron imágenes de las características del ataque en bacterias vivas, mostrando que la respuesta del sistema inmunológico da como resultado "agujeros de bala" que se extienden a través de las envolturas celulares de las bacterias. Los agujeros son increíblemente pequeños con un diámetro de solo 10 nanómetros.
Para este estudio, los investigadores imitaron cómo estos agujeros mortales son formados por el complejo de ataque de membrana (MAC) utilizando una superficie bacteriana modelo. Al rastrear cada paso del proceso, descubrieron que poco después de que cada agujero comenzara a formarse, el proceso se estancó, ofreciendo un respiro para las propias células del cuerpo.
"Parece como si estas nanomáquinas esperaran un momento, permitir que su víctima potencial intervenga en caso de que sea una de las células del propio cuerpo en lugar de un insecto invasor, antes de asestar el golpe mortal, ", explicó el Dr. Edward Parsons (Centro de Nanotecnología de la UCL de Londres).
Los llamados complejos de ataque a la membrana:se obtienen imágenes en la parte posterior de una bacteria. Las barras de escala corresponden a 800 (izquierda) y 30 (derecha) nanómetros. Crédito:Revista EMBO (2019), 10.15252 / embj.201899852.
El equipo dice que el proceso se detiene porque se necesitan 18 copias de la misma proteína para completar un agujero. Inicialmente, solo hay una copia que se inserta en la superficie bacteriana, después de lo cual las otras copias de la proteína encajan en su lugar mucho más rápidamente.
"Es la inserción de la primera proteína del complejo de ataque de membrana lo que provoca el cuello de botella en el proceso de destrucción. Curiosamente, coincide con el punto donde se previene la formación de agujeros en nuestras propias células sanas, dejándolos así intactos, ", dijo el profesor Bart Hoogenboom (UCL Física y Astronomía).
Una secuencia de video de la formación de un agujero en una superficie bacteriana, grabado a 6,5 segundos por fotograma. La barra de escala (ver primer cuadro) corresponde a 30 nanómetros. Crédito:Edward S. Parsons et al.
Para filmar el sistema inmunológico en acción a una resolución nanométrica y a unos pocos segundos por fotograma, los científicos utilizaron microscopía de fuerza atómica. Este tipo de microscopía utiliza una aguja ultrafina para sentir en lugar de ver moléculas en una superficie, similar a una persona ciega que lee Braille. La aguja escanea repetidamente la superficie para producir una imagen que se actualiza lo suficientemente rápido como para rastrear cómo las proteínas inmunes se unen y cortan la superficie bacteriana.
