viernes, 25 de octubre de 2013

¿Qué es lo que hace que las bacterias produzcan vesículas de membrana?



Fig. 1.  Modelo de liberación de las SOMVs basado en resultados proteómicos. Las SMOVs se liberan de la membrana externa en áreas en donde las proteínas o los complejos proteicos casi no están presentes (rojo) o en áreas con poca actividad transglicosilasa ya que este tipo de enzimas unen la membrana externa a la capa de peptidoglicano y la membrana interna. Es por ese motivo que PorA, PorB, RmpM, PilQ, Slt, MltA y MltB estan poco presentes en las SOMVs, en cambio, están enriquecidas en otro tipo de proteínas de membrana externa como son las proteínas inhibidoras de complemento y los autotransportadores (verde). Fuente.

 
Todavía no se ha encontrado una simple mutación que elimine por completo la liberación de vesículas de membrana, aunque varios genes si afectan a esta función cuantitativamente. Las condiciones de crecimiento afectan a las vesículas de membrana. La producción de vesículas aumenta en algunas especies por falta de alimen to, en otros por crecer en medio rico. El estrés de la membrana por la ruta σE estimula el proceso debido a que se hiperacumula proteínas del periplasma en ciertos mutantes. También hay que decir que desde que la colonización de los tejidos del hospedador es algo estresante no sorprende que se encuentren OMVs in tejidos infectados por bacterias.
Lo más sorprendente de toda esta historia de las bacterias es que la imagen que teníamos de ellas era de unos sacos rígidos debido a la presión interior, algo así como neumáticos bien inflados. La plasticidad de la membrana bacteriana se ha demonstrado gracias no sólo a la liberación de OMVs sino también a la formación de vesículas “endocíticas".
Las bacterias usan esta plasticidad para manipular el mundo a su alrededor. Una membrana es algo más que una barrera y puede ser un orgánulo activo. Tenemos aquí, en esta historia de las vesículas, un medio de comunicación de las bacterias, entre ellas y con sus hospedadores. Como ocurre con la mayoría de las cosas, no están ahí por nada.
BIBLIOGRAFIA
Lappann M, Otto A, Becher D, & Vogel U (2013). Comparative Proteome Analysis of Spontaneous Outer Membrane Vesicles and Purified Outer Membranes of Neisseria meningitidis. Journal of bacteriology, 195 (19), 4425-35 PMID: 23893116


Fernández-Moreira, E., J.H. Helbig and Swanson M.S. 2006. Inhibition of Phagosome Maturation by Legionella surface Glycoconjugates. Infect. Immun. Vol. 74, 6: 1-11.


Seeger EM, Thuma M, Fernandez-Moreira E, Jacobs E, Schmitz M, Helbig JH. 2010 Lipopolysaccharide of Legionella pneumophila shed in a liquid culture as a nonvesicular fraction arrests phagosome maturation in amoeba and monocytic host cells. FEMS Microbiol Lett. 307(2):113-9.


Rumbo C*, Fernández-Moreira E*, Merino M*, Poza M, Mendez JA, Soares NC, Mosquera A, Chaves F, Bou G. 2011. Horizontal transfer of the OXA-24 carbapenemase gene via outer membrane vesicles: a new mechanism of dissemination of carbapenem resistance genes in Acinetobacter baumannii. Antimicrob. Agents Chemother. 55(7):3084-90.

jueves, 24 de octubre de 2013

¿De qué están hechas las vesículas de membrana externa?


Fig. 1. OMVs liberándos de una E. coli enterotoxigénica. Se obtuvieron del intestino delgado de ratón 2 horas después de inoculación intragástrica. EM realizada por Amanda McBroom. Fuente.


Un trabajo reciente, ha determinado qué proteínas forman las OMVs que libera el meningococo. Para esto los autores utilizaron OMVs sin estresar las células y purificándolas por gradiente de densidad. En este punto hay que considerar que muchos investigadores que utilizan distintas técnicas para estresar las células y así aumentar la cantidad de vesículas. De hecho llegan a tener distintos nombres como SOMVs que significa OMVs espontaneas, o DMOVs para las que son tratadas con detergente y NOMVs para las vesículas “nativas” inducidas por quelación (utilizando metales). Os cuento esto para que os deis cuenta no todas las OMVs son iguales y que hay que tener cuidado con el método de extracción a la hora de comparar resultados de distintos laboratorios.
En este trabajo en particular los investigadores compararon las SOMVs de meningococo con preparaciones de la membrana externa de esta bacteria. Utilizaron espectrometría de masas avanzada. Lo que mostraron es que las SOMVs muestran un subconjunto de proteínas de la membrana externa y del periplasma. Las SOMVs estaban enriquecidas en 45 de las 61 proteínas encontradas en la membrana externa y carecían de 9 de ellas. También contenían 20 de las 28 proteínas periplásmicas conocidas. Curiosamente se encontraron también proteínas del citosol, siendo el 30-40% de todas las proteínas de las SOMVs. ¿Por qué?. Es algo que queda para la especulación.
Entre los constituyentes más abundantes de las OMVs encontraron proteín regulatoras, auotransportes, proteínas implicadas en la adquisición del hierro y el zinc, dos componentes de sistemas de secreción. Algunas de esas proteínas están relacionadas con la adhesión al hospedador y formación de biofilms. ¿Y cuáles fueron las ausencias más sonadas? Pues las normalmente abundantes porinas A y B, también las proteínas que conectan la membrana externa con la capa de peptidoglicano o a la membrana interna (RmpM, PilQ y MtrE). Faltan tambien las transglicosilasas líticas (MltA, MltB y Slt), enzimas encargadas de recolocar el peptidoglicano. Conclusión: las OMVs se forman en áreas en donde hay poca unión a la capa de peptidoglicano, es decir, menos restrictivas para la formación de burbujas de membrana externa.

Fig. 2. Esquema del análisis proteómico llevado a cabo. Las vesículas de membrana externa se obtuvieron por cloruro de litio-litio acetato a 45ºC. Se centrifugaron en gradiente de densida para reducir la contaminación con fracciones de citosol y membrana externa. Se marcaron con 15N y se digiriron para someterlas a RPLC cromatografía líquida de fase reversa y se analizaron por  de alta resolución Fuente.



martes, 22 de octubre de 2013

Las vesículas de membrana están de moda, están de moda, están de moda

Foto de microscopía electrónica de transmisión de vesículas de membrana de Acinetobacter baumannii. Autor Esteban Fernández Moreira.


Las bacterias han desarrollado una panoplia de tácticas de comunicación para mantener relaciones sociales, o antisociales, con prácticamente casi cualquier ser vivo. Para ello utilizan pequeñas moléculas, que son activas sólo a ciertas concentraciones críticas, vamos, lo que se suele llamar “quorum sensing”, es decir, la capacidad de que la población de bacterias se de cuenta colectivamente de que han alcanzado cierto número de individuos. También construyen pili, es decir, puentes, para traslocar DNA, y también exportan proteínas a través de más de media docena de sistemas de secreción. Cada una de esas estrategias requiere sus propios mecanismos y su propia demanda de energía. Secretar proteínas libremente al ambiente es una forma de derrochar energía ya que solo algunas moléculas serán capaces de alcanzar el blanco que persiguen. Para aumentar sus posibilidades de éxito, algunas bacterias buscan deliberadamente el contacto entre donantes y recipientes, otras “empaquetan” las moléculas en estructuras especializadas como son las vesículas de membrana.
Muchas bacterias Gram-negativas producen a partir de sus membranas externas, quizás lo sean la mayoría. Estas pompas que se liberan de la membrana externa se llaman en inglés “outer membrane vesicles (OMVs) y son esferas de entre 20 a 200 nm de diametro, formadas por la evaginación de pequeñas porciones de la membrana externa que como si fueran pompas de jabón se liberan al ambiente. Las OMVs tiene una doble membrana formada con las proteínas, lípidos y lipopolisacáridos (LPS) típicos de la membrana externa de las bacterias Gram-negativas y llevan en su interior basicamente proteínas del periplasma. Mientras que los detalles de la vesiculación de las OMVs todavía permanecen sin explicación en este artículo tenemos unos resultados que puede que sirvan de ejemplo: la molécula PQS (2-hetil-3-hidroxi-4-quinolona) de señalización de Pseudomonas aeruginosa estimula la formación de OMVs induciendo la curvatura de la membrana a través de su interacción con el LPS.
La historia de la investigación sobre las OMVs ha dependido, como siempre, del tipo de formación del investigador. Los genetistas se han preguntado acerca de su participación en la transferencia horizontal de genes, los fisiólogos querían saber de qué estaban hechas y cómo ocurría su formación, los investigadores que estudian la patogenicidad querían ver como afectaban a las células del hospedador. Recientemente han aparecido algunas revisiones que se pueden encontrar aquí, y aquí. Incluso hay una revisión para principalmente eucariotas International Society for Extracellular Vesicles



Beneficios que proporcionan las vesículas para las bacterias (y también para nosotros)
Las OMVs podrían ser buenas o malas para las bacterias según se mire. Por ejemplo, las OMVs pueden absorber fagos, que son virus de las bacterias, y eso es bueno para ellas, pueden unir el sistema de complemento del sistema inmune, y antibióticos, y eso es bueno para ellas, así como ayudarlas a la formación de biofilm (esa película de suciedad que tienen las cosas cuando no se lavan y están húmedas). La formación de vesículas les permite a las bacterias eliminar antibióticos y también deshacerse de proteínas mal plegadas. Se pueden pegar a los “lipid rafts”, es decir, a los parches de la membrana de la célula eucariota ricos en grasas y muy fluídos y así liberar su contenido en el interior de las células humanas, por ejemplo.
¿Y para nosotros?, bien, para nosotros son una fuente de vacunas francamente útil. Hay que pensar que las proteínas de la membrana externa de las bacterias están perfectamente colocadas en las vesículas con lo cual si entran en contacto con nuestro sistema inmune lo van a ejercitar de forma correcta para deshacerse de los patógenos. Lo único que hay que hacer es preparar vesículas que no tengan el LPS tóxico (el LPS es el que dispara los procesos febriles en humanos). Estas vesículas acelulares suelen ser bastante estables y protegen a su cargamento de proteasas y otros agentes destructivos. Este tipo de vacunas, basadas en OMVs, al ser acelulares están libres de los problemas asociados con las vacunas vivas o incluso con las atenuadas. Las vesículas son más pequeñas que los filtros de 0.22 um, los cuales eliminan al 100% de las bacterias. Por este motivo no es de extrañar que ya se hayan administrado 60 millones de dosis de vacunas basadas en la vesículas del meningococo, que han sido administradas desde 1970 y se ha probado que son eficaces para al menos el 70%, aunque no para todas las cepas de meningococo.

lunes, 21 de octubre de 2013

Acinetobacter: combate más allá de los antibióticos

http://oregonstate.edu/ua/ncs/archives/2013/oct/beyond-antibiotics-%E2%80%9Cppmos%E2%80%9D-offer-new-approach-bacterial-infection

En la revista The Journal of Infectious Diseases (October 16) ha aparecido un interesantísimo artículo sobre un nuevo tipo de antibiótico basado en análogos de DNA/RNA. Este tipo de moléculas lo que hacen es unirse al DNA o al RNA de la bacteria y bloquean la expresión de un gen esencial lo que mata a la bacteria. De esta manera es tóxico para la bacteria pero no para las células humanas. El artículo lo firman investigadores de la Oregon State University (OSU), la University of Texas Southwestern Medical Center y de la compañía Sarepta Therapeutics. El nombre de este compuesto es PPMOs de oligómeros de morfolino fosforodiamidato conjugados con péptidos. Estos compuestos son muy efectivos contra Acinetobacter lwoffii y A. baumannii reduciendo su viabilidad tanto “in vitro” como en modelo murino.



Con las infecciones de patógenos resistentes a los antibióticos aumentando tan dramáticamente hay una necesidad urgente de producir nuevas estrategias como la que utiliza el PPMO para desarrollar nuevos antibióticos” declaró David Greenberg de la UT Southwestern. “Existe una gran esperanza en el desarrollo de nuevos antibióticos dirigidos contra patógenos específicos en oposición a los llamados antibióticos de amplio espectro que matan a todo tipo de bacterias”.



Fierce Drug Delivery ha definido a PPMO como  “esencialmente una forma sintética de microRNA” lo mismo que las que ya se usan para silenciar genes relacionados con enfermedades humanas. Obviamente se necesita más investigaciones para llevar los PPMOs a los ensayos clínicos, han dicho los investigadores, “el mecanismo que utilizan los PPMOs para matar bacterias es revolucionario” dijo Bruce Geller, de la OSU, coautor del estudio, “Se pueden sintetizar practicamente cualquier tipo de secuencia complementaria de manera que se podría evitar la aparición de resistencia a los antibióticos y evitar así el impacto negativo asociado a los antibióticos de amplio espectro”.



Esperanza en la lucha contra Acinetobacter baumanii



En la revista The Journal of Infectious Diseases (October 16) ha aparecido un interesantísimo artículo sobre un nuevo tipo de antibiótico basado en análogos de DNA/RNA. Este tipo de moléculas lo que hacen es unirse al DNA o al RNA de la bacteria y bloquean la expresión de un gen esencial lo que mata a la bacteria. De esta manera es tóxico para la bacteria pero no para las células humanas. El artículo lo firman investigadores de la Oregon State University (OSU), la University of Texas Southwestern Medical Center y de la compañía Sarepta Therapeutics. El nombre de este compuesto es PPMOs de oligómeros de morfolino fosforodiamidato conjugados con péptidos. Estos compuestos son muy efectivos contra Acinetobacter lwoffii y A. baumannii reduciendo su viabilidad tanto “in vitro” como en modelo murino.



Con las infecciones de patógenos resistentes a los antibióticos aumentando tan dramáticamente hay una necesidad urgente de producir nuevas estrategias como la que utiliza el PPMO para desarrollar nuevos antibióticos” declaró David Greenberg de la UT Southwestern. “Existe una gran esperanza en el desarrollo de nuevos antibióticos dirigidos contra patógenos específicos en oposición a los llamados antibióticos de amplio espectro que matan a todo tipo de bacterias”.



Fierce Drug Delivery ha definido a PPMO como  “esencialmente una forma sintética de microRNA” lo mismo que las que ya se usan para silenciar genes relacionados con enfermedades humanas. Obviamente se necesita más investigaciones para llevar los PPMOs a los ensayos clínicos, han dicho los investigadores, “el mecanismo que utilizan los PPMOs para matar bacterias es revolucionario” dijo Bruce Geller, de la OSU, coautor del estudio, “Se pueden sintetizar practicamente cualquier tipo de secuencia complementaria de manera que se podría evitar la aparición de resistencia a los antibióticos y evitar así el impacto negativo asociado a los antibióticos de amplio espectro”.



jueves, 17 de octubre de 2013

Francisella turalensis naked and revealed

Si secamos macrófagos y tocamos la superficie de los mismos con cinta adhesiva de celofán entonces es como si levantásemos la tapa del macrófago y pudiésemos ver dentro. ¿Y que se ve? pues en azul a Francisella turalensis cepa LVS. Los colores son digitales, no tienen nada que ver con la realidad. La fotografía es de microscopía electrónica de barrido. Fuente NIAID.


miércoles, 16 de octubre de 2013

José Antonio Bengoechea, microbiólogo

Un equipo del Ciber de Enfermedades Respiratorias (Ciberes) ha descubierto cómo la Klebsiella pneumoniae, una bacteria causante de más del 20 por ciento de las neumonías en neonatos y pacientes hospitalizados, resiste a las polimixinas, consideradas como “la última esperanza” dentro de los antibióticos. Además, este programa de resistencia también vuelve a la Klebsiella más resistente frente a las defensinas del pulmón, unas proteínas que son la primera barrera frente a las infecciones.
José Antonio Bengoechea.
“En su conjunto, estos cambios en la bacteria no sólo permiten la supervivencia de la bacteria en nuestro pulmón, sino que también dificultan su tratamiento”, detalla José Antonio Bengoechea, coordinador del estudio e investigador del Ciberes. Los resultados de la investigación ‘Analysis of the networks controlling the antimicrobial-peptide-dependent induction of Klebsiella pneumoniae virulence factors’ se han publicado en la revista Infection and Immunity.
La bacteria Klebsiella pneumoniae es un patógeno humano causante de neumonías que constituye un problema sanitario mundial por su resistencia a muchos antibióticos, según la Organización Mundial de la Salud (OMS). Las infecciones por esta bacteria son especialmente graves en neonatos y en pacientes hospitalizados, con tasas de mortalidad superiores al 70 por ciento. En todo el mundo ya se han aislado cepas resistentes a todos los antibióticos disponibles, incluidas las polimixinas. Sin embargo, prácticamente son desconocidas las estrategias empleadas por esta bacteria para resistir a las polimixinas.
Los investigadores han descrito que la Klebsiella detecta la presencia de las polimixinas mediante tres receptores localizados en su superficie. La activación de estos receptores desencadena un cambio en la transcripción de numerosos genes implicados en remodelar la superficie de la bacteria. En el trabajo se han descubierto las bases moleculares del proceso y se ha encontrado que la bacteria incrementa la expresión de la cápsula y cambia la estructura de su lipopolisacárido, principal molécula bacteriana reconocida por nuestro sistema inmune para luchar frente a una infección.
“El estudio demuestra por primera vez que las estrategias empleadas por los patógenos para resistir a algunos antibióticos, también son útiles para contrarrestar algunos de los mecanismos defensivos de nuestro organismo. Estos resultados refuerzan la importancia de un uso racional de los antibióticos”, afirma Bengoechea.
Actualmente, el equipo de investigación trabaja en una nueva terapia para tratar las infecciones por Klebsiella minimizando el uso de los antibióticos de tal manera que el programa genético descubierto en el estudio no se active. La terapia que se plantea tiene como ventaja que es útil frente a todas las cepas de Klebsiella, independientemente de su grado de resistencia frente a los antibióticos. En los próximos meses, se realizarán los primeros estudios preclínicos.

martes, 15 de octubre de 2013

Bacterias que adelgazan (se es un rato e non comes comida lixo) PODCAST EN GALEGO



Foto de Ducan Hull (CC BY 2.0)

Que pasaría se introducíramos bacterias intestinais de persoas obesas en ratiños de laboratorio? E de persoas delgadas? Isto é o que fixeron investigadores da Universidade de Washington. Comprobaron que estas bacterías poden modular o metabolismo dos ratos, é dicir, facer que engorden ou adelgacen segundo o caso. Os resultados veñen de ser publicados en Science. O domador do noso Circo de Bacterias, Esteban Fernández Moreira, cóntanos todos os detalles que teñen moita substancia.

La bacterias más pequeña del mundo

Científicos españoles, de la Universidad Miguel Hernández de Elche y de la Universidad de Valencia, han descubierto la bacteria más pequeña del mundo. La han encontrado en el mar Mediterráneo y mide la mitad de lo que mide la bacteria a la que ha arrebatado el título.

http://www.rtve.es/alacarta/audios/ciencia-al-cubo/ciencia-cubo-bacteria-mas-pequena-del-mundo-09-10-13/2054413/