Las células eucariotas, propias de las plantas y los animales, dependen de las interacciones complejas entre los marcadores químicos y las proteínas especializadas para proporcionar las instrucciones sobre qué genes se han de activar y en qué momento, un sistema llamado epigenética. Desde hace décadas se creía que dicho sistema era exclusivo de las células eucariotas y que otras, como las células bacterianas, carecían de él, pero una serie de descubrimientos ha dejado en entredicho la idea.
Nuevos estudios llevados a cabo por los bioquímicos de la Universidad de Michigan, Ursula Jakob y Peter Freddolino, revelan que las interacciones entre las proteínas que se unen al ADN y una molécula ancestral llamada polifosfato ayudan a activar y desactivar en una amplia escala los genes bacterianos. Estos descubrimientos ayudarían a los investigadores a ajustar las bacterias modificadas genéticamente en aplicaciones biotecnológicas y pueden facilitar la creación de nuevos antibióticos.
«Las bacterias son portadoras de las semillas de su propia destrucción y quizá seamos capaces de eliminar la represión que las mantiene latentes», afirma Freddolino.
En un estudio reciente publicado en The EMBO Journal, Freddolino ha demostrado que las dichas proteínas funcionan como un huso en torno al cual se enrolla un tramo de ADN, lo que impide físicamente que se acceda a los genes de ese tramo, que podrían ser fragmentos de material genético insertado por virus o genes de poca utilidad.
Sin embargo, las NAP no actúan solas. Hace poco, Jakob y Freddolino demostraron en Science Advances que el polifosfato se une a las NAP a través de un proceso en el que grupos ultradensos de proteínas se condensan en gotículas diminutas. A medida que avanza el proceso, las citadas NAP y el ADN se organizan. Las gotículas de proteínas, ADN y polifosfato se acoplan estrechamente en las células bacterianas e impiden así la transcripción de partes del genoma. El proceso no requiere de más proteínas auxiliares y es reversible: basta con que la concentración de polifosfato disminuya.
Freddolino explica que cuando sus conocidos biotecnológos supieron de los resultados, aprovecharon ese conocimiento para insertar genes modificados en puntos situados a lo largo del genoma bacteriano que optimizan la producción de las proteínas, siendo una estrategia sólida que funciona casi siempre.
En el Instituto de Tecnología de Massachusetts, el bioquímico Peter Dedon investiga cómo fabricar nuevos antibióticos aprovechando esos mecanismos. Las investigaciones de su laboratorio indican que las bacterias activan y desactivan los genes para infectar a los hospedadores y resistir a los antibióticos. El objetivo ahora es hallar una molécula que interfiera en ese proceso y mantenga inactivos los genes de resistencia a los antibióticos o que alterase la capacidad de unión del polifosfato a las NAP.
«Las bacterias son portadoras de las semillas de su propia destrucción y quizá seamos capaces de eliminar la represión que las mantiene latentes», afirma Freddolino.
Las células eucariotas fijan marcadores químicos y proteínas llamadas histonas para ocultar partes del genoma. El año pasado, el laboratorio de Freddolino demostró que las bacterias utilizan una estrategia análoga: se descubrieron 200 regiones en el genoma de Escherichia coli que permanecen reprimidas mediante marcadores químicos y unas estructuras formadas por proteínas asociadas al nucleoide (NAP).
En un estudio reciente publicado en The EMBO Journal, Freddolino ha demostrado que las dichas proteínas funcionan como un huso en torno al cual se enrolla un tramo de ADN, lo que impide físicamente que se acceda a los genes de ese tramo, que podrían ser fragmentos de material genético insertado por virus o genes de poca utilidad.
Freddolino explica que cuando sus conocidos biotecnológos supieron de los resultados, aprovecharon ese conocimiento para insertar genes modificados en puntos situados a lo largo del genoma bacteriano que optimizan la producción de las proteínas, siendo una estrategia sólida que funciona casi siempre.
En el Instituto de Tecnología de Massachusetts, el bioquímico Peter Dedon investiga cómo fabricar nuevos antibióticos aprovechando esos mecanismos. Las investigaciones de su laboratorio indican que las bacterias activan y desactivan los genes para infectar a los hospedadores y resistir a los antibióticos. El objetivo ahora es hallar una molécula que interfiera en ese proceso y mantenga inactivos los genes de resistencia a los antibióticos o que alterase la capacidad de unión del polifosfato a las NAP.
Los mecanismos son comunes en muchas bacterias, pero son opuestos a las de las células eucariotas, lo que significa que es posible actuar específicamente contra proteínas bacterianas sin interferir con los procesos epigenéticos del cuerpo, Jakob explica: «Es un modo de impedir la enfermedad sin matar nuestras células.»
Fuentes: Investigación y Ciencia, Science.
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