{"id":192967,"date":"2015-05-15T15:20:53","date_gmt":"2015-05-15T18:20:53","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=192967"},"modified":"2015-08-06T18:45:17","modified_gmt":"2015-08-06T21:45:17","slug":"contacto-letal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/contacto-letal\/","title":{"rendered":"Contacto letal"},"content":{"rendered":"
\"La

EDUARDO CESAR<\/span>La convivencia no siempre es pac\u00edfica: colonias de X. citri (en amarillo)<\/em> cultivadas junto a colonias de E. coli (en blanco)<\/em> y C. violaceum (en rosa)<\/em>EDUARDO CESAR<\/span><\/p><\/div>\n

La bacteria Xanthomonas citri<\/em>, causante de la cancrosis de los c\u00edtricos, una enfermedad que volvi\u00f3 a instalarse entre las plantaciones paulistas, pasa tan s\u00f3lo una parte de su vida en el interior de las hojas y frutos de naranjos y limoneros. Bajo esa protecci\u00f3n y atiborrada de alimento, ella se multiplica y estimula la proliferaci\u00f3n de las c\u00e9lulas vegetales, generando lesiones emergentes y oscurecidas que, al romperse, la devuelven al ambiente. Sin embargo, durante buena parte del tiempo se encuentra expuesta a condiciones bastante menos confortables. En el suelo o en la superficie externa de las hojas, donde generalmente se encuentra, la competencia por el espacio y por nutrientes con otros microorganismos es ac\u00e9rrima. A pesar de eso, la Xanthomonas citri<\/em> frecuentemente sale airosa, tal como lo demuestran los naranjales de Florida, en Estados Unidos, donde la producci\u00f3n descendi\u00f3 a la mitad en los \u00faltimos a\u00f1os por la difusi\u00f3n del cancro c\u00edtrico y de otra enfermedad, el huanglongbing [greening<\/em>] o HLB.<\/p>\n

Miles de a\u00f1os de evoluci\u00f3n prepararon a la bacteria para lidiar con sus potenciales competidores. Su c\u00e9lula con forma de bast\u00f3n se encuentra recubierta de filamentos ultradelgados que se asemejan a finos cabellos. Esas estructuras son parte de un mecanismo de defensa que destruye a otras bacterias. El bioqu\u00edmico Shaker Chuck Farah y su equipo en el Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IQ-USP) demostraron que, por medio de un tipo espec\u00edfico de esos filamentos, la X. citri<\/em> lanza un c\u00f3ctel de compuestos t\u00f3xicos sobre sus potenciales competidores.<\/p>\n

Los filamentos que se asemejan a cabellos, en realidad son canales \u2012existen al menos seis tipos conocidos\u2012que conectan el medio interno de la bacteria con el exterior. Una variedad espec\u00edfica de esos canales, el denominado sistema de secreci\u00f3n del tipo IV (T4SS, seg\u00fan su sigla en ingl\u00e9s), est\u00e1 compuesta por m\u00e1s de una centena de prote\u00ednas y presenta la forma de una aguja. Ya se sab\u00eda que, por su intermedio, muchas especies de bacterias intercambian material gen\u00e9tico con otras bacterias de la misma o de otras especies, un fen\u00f3meno al que se conoce como conjugaci\u00f3n, que permite la transferencia horizontal de genes, asociada al desarrollo de resistencia a los antibi\u00f3ticos. Al menos una bacteria, Agrobacterium tumefaciens<\/em>, transfiere ADN por medio del T4SS a su hu\u00e9sped, una planta, en la cual causa tumores a los que se conoce como agallas. Tambi\u00e9n por medio de este sistema de secreci\u00f3n, algunas especies asociadas a enfermedades en animales y humanos inoculan prote\u00ednas que las ayudan a colonizar al hu\u00e9sped. Pero no se conoc\u00eda la funci\u00f3n del T4SS en la Xanthomonas citri<\/em> y en las decenas de especies que componen la familia Xanthomonadaceae<\/em>, de la cual forman parte las bacterias del g\u00e9nero Stenotrophomonas<\/em>, entre las que se encuentra la especie S. maltophilia<\/em>, un pat\u00f3geno oportunista que afecta a los seres humanos.<\/p>\n

Estudios previos se\u00f1alaban que en la familia Xanthomonadaceae<\/em>, los canales T4SS eran distintos a los detectados en otros grupos de bacterias. Farah y su equipo tambi\u00e9n hab\u00edan constatado que, en el caso de la X. citri<\/em>, esa estructura no cumpl\u00eda un rol esencial en la infecci\u00f3n de la planta. Ahora, los investigadores de la USP verificaron que en esa bacteria el sistema de secreci\u00f3n IV sirve para inyectar alrededor de una decena de prote\u00ednas t\u00f3xicas (toxinas) diferentes en otras bacterias.<\/p>\n

\"Con

Diorge Souza\/ USP<\/span><\/a> Con su sistema de secreci\u00f3n de toxinas \u00edntegro, las bact\u00e9rias Xanthomonas citri (en azul)<\/em> dominan la coloniaDiorge Souza\/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

Esas toxinas digieren az\u00facares, prote\u00ednas y l\u00edpidos de la pared celular de bacterias competidoras, compeli\u00e9ndolas a expulsar sus contenidos de una manera que, bajo el microscopio, a veces parece explosiva. En el laboratorio de Farah, los bi\u00f3logos Diorge Souza y Gabriel Oka pusieron a convivir millones de c\u00e9lulas de X. citri<\/em> con una cantidad similar de Escherichia coli<\/em>, la bacteria que normalmente se encuentra en los intestinos de los mam\u00edferos, y filmaron lo que ocurri\u00f3. En varias de las ocasiones en que la X. citri<\/em> toc\u00f3 la superficie de una E. coli<\/em>, la pared celular de \u00e9sta \u00faltima se rompi\u00f3, extravasando su contenido, tal como puede comprobarse en un registro disponible en internet<\/a>. \u201cLa bacteria se deforma cuando se ve comprometida la integridad de su pared celular\u201d, explica Farah. \u201cEs como un globo de festejo lleno de agua que estalla\u201d, compara.<\/p>\n

La secreci\u00f3n de toxinas se activa mediante el contacto, aunque a\u00fan no se sabe con certeza c\u00f3mo es que la Xanthomonas<\/em> reconoce a las bacterias de otras especies. No obstante, ella misma se encuentra protegida de los compuestos que produce. Souza y Oka comprobaron que la X. citri<\/em> sintetiza ant\u00eddotos contra sus propias toxinas. \u201cLas antitoxinas se encuentran distribuidas por la pared celular de la Xanthomonas<\/em>\u201d, explica Souza. \u201cEso probablemente impide que ella sufra los da\u00f1os\u201d.<\/p>\n

Atracci\u00f3n entre prote\u00ednas<\/strong>
\nPor cierto, fue una de esas antitoxinas la que a\u00f1os atr\u00e1s le brind\u00f3 a Souza una primera pista sobre la funci\u00f3n del sistema de secreci\u00f3n del tipo IV en la Xanthomonas<\/em>. En 2005, el qu\u00edmico Marcos Alegria, por entonces alumno de doctorado de Farah, hab\u00eda publicado un trabajo revelando que en la X. citri<\/em>, una prote\u00edna espec\u00edfica \u2012la VirD4\u2012 de ese sistema de secreci\u00f3n atra\u00eda a otras prote\u00ednas, todas con una funci\u00f3n desconocida en la \u00e9poca, hacia el canal. Una de esas prote\u00ednas, que fue denominada con la sigla Xac2609, interactu\u00f3 con la prote\u00edna Xac2610, cuya funci\u00f3n tambi\u00e9n era desconocida. Tiempo despu\u00e9s, luego de determinar la estructura tridimensional de la Xac2610, Souza busc\u00f3 en los bancos de datos p\u00fablicos otras prote\u00ednas con estructuras similares, que podr\u00edan indicar su funci\u00f3n.<\/p>\n

La primera que hall\u00f3 fue una prote\u00edna que bloquea la acci\u00f3n de la lisozima y funciona como antitoxina. Tal resultado suger\u00eda que el compa\u00f1ero de interacci\u00f3n de la Xac2610, la Xac2609, podr\u00eda ser una lisozima, una prote\u00edna capacitada para digerir la cadena de az\u00facares de la pared celular de las bacterias. Luego de confirmar la acci\u00f3n de esas dos prote\u00ednas, Souza identific\u00f3 otras potenciales toxinas y antitoxinas \u2012en total son 13 del primer tipo y 7 del segundo\u2012 codificadas en el genoma de la X. citri<\/em>, adem\u00e1s de cientos de otras toxinas asociadas al sistema de secreci\u00f3n del tipo IV de otras especies de la familia Xanthomonadaceae<\/em>.<\/p>\n

Los test efectuados con bacterias de dos especies diferentes, la Micrococcus luteus<\/em> y la Bacillus subtilis<\/em>, confirmaron que la prote\u00edna codificada por el Xac2609 degrada la pared bacteriana. Y que ese efecto resulta anulado por la Xac2610, seg\u00fan un art\u00edculo que se public\u00f3 en marzo de este a\u00f1o en la revista Nature Communications<\/em>. Pero restaba verificar si esa y otras toxinas tambi\u00e9n eran exportadas por el sistema de secreci\u00f3n IV. Entonces, Souza y Oka desarrollaron X. citri<\/em> gen\u00e9ticamente modificadas para que no produzcan el T4SS y las cultivaron junto con bacterias E. coli<\/em> que se multiplican con mayor velocidad, siendo que la E. coli<\/em> se duplica cada 30 minutos, mientras que la X. citri<\/em> requiere hasta cinco veces ese tiempo.<\/p>\n

\"Sin

Diorge Souza\/ USP<\/span><\/a> Sin \u00e9l, la X. citri queda en desventaja y pierde espacio frente a la Escherichia coli (en amarillo)<\/em>Diorge Souza\/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

Sin su canal excretor, la X. citri<\/em> qued\u00f3 en desventaja. El experimento comenz\u00f3 con cifras similares de las dos especies y finaliz\u00f3 con la E. coli<\/em> dominando la colonia. Incluso reproduci\u00e9ndose con mayor lentitud, la Xanthomonas <\/em>\u00a0volvi\u00f3 a prevalecer, eliminando a su competidora, cuando los cient\u00edficos le restituyeron su capacidad para producir el T4SS. \u201cEl sistema le otorga una ventaja competitiva a la Xanthomonas<\/em>\u201d, dice Souza.<\/p>\n

Si bien la E. coli<\/em> no compite con la X. citri<\/em> en la naturaleza, los investigadores consideran que lo que observaron en el laboratorio puede valer en el campo. Repitieron la prueba con otras cuatro especies de bacterias clasificadas como Gram-negativas, que, al igual que la E. coli<\/em>, poseen un envoltorio celular integrado por tres capas \u2012dos membranas y un periplasma fortificado\u2012, este \u00faltimo compuesto por un pol\u00edmero (peptidoglicano) mixto de az\u00facares y amino\u00e1cidos. \u201cHasta ahora, la Xanthomonas <\/em>las mat\u00f3 a todas\u201d, relata Farah, quien comenz\u00f3 a estudiar a la bacteria hace 15 a\u00f1os, cuando form\u00f3 parte del grupo que secuenci\u00f3 el genoma de la Xanthomonas<\/em>.<\/p>\n

Un ambiente hostil<\/strong>
\nFarah y su equipo poseen evidencias de que la X. citri<\/em> se arma con su T4SS especialmente cuando se encuentra en la parte externa de la hoja, un \u00e1mbito potencialmente m\u00e1s hostil. \u201cTal mecanismo ayudar\u00eda a la bacteria a tornarse competitiva\u201d, comenta el investigador cient\u00edfico Marcos Antonio Machado, del Centro de Citricultura Sylvio Moreira, en Cordeir\u00f3polis. \u201cEn t\u00e9rminos tecnol\u00f3gicos, dicha comprobaci\u00f3n abre la posibilidad de que se busquen compuestos capaces de inhibir el funcionamiento de ese sistema\u201d, dice el investigador, que explora las formas de aumentar la susceptibilidad de la X. citri<\/em> a compuestos tales como el oxicloruro de cobre, que se emplea para combatir la cancrosis de los c\u00edtricos en los naranjales paulistas.<\/p>\n

Farah considera que una mejor comprensi\u00f3n del funcionamiento del sistema de secreci\u00f3n IV de la Xanthomonas<\/em> resulta importante para conocer c\u00f3mo las bacterias de diferentes especies compiten entre s\u00ed cuando se conviven en un mismo ambiente y comparten los mismos recursos. \u201cEsa competencia puede tener implicaciones para la evoluci\u00f3n de comportamientos, tanto antag\u00f3nicos como cooperativos entre distintas especies bacterianas\u201d, comenta. Esos estudios tambi\u00e9n podr\u00edan conducir a la identificaci\u00f3n de nuevas toxinas y blancos moleculares para drogas con acci\u00f3n antibacteriana. \u201cEstamos utilizando a la Xanthomonas<\/em>\u201d, completa Farah, \u201cpara comprender las funciones universales de las bacterias\u201d.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nSe\u00f1alizaci\u00f3n mediante c-di-GMP y el sistema de secreci\u00f3n de macromol\u00e9culas del tipo IV en Xanthomonas citri<\/em> (n\u00ba 2011\/ 07777-5<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Shaker Chuck Farah (IQ-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 2.146.849,71 (FAPESP \u2013 para la totalidad del proyecto).<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nSOUZA, D. P. et al<\/em>. Bacterial killing via a type IV secretion system.<\/a> Nature Communications<\/strong>. 6 de mar. 2015.
\nSOUZA, D. P. et al<\/em>. A component of the Xanthomonadaceae type IV secretion system combines a VirB7 Motif with a no domain found in outer membrane transport proteins.<\/a> PLOS Pathogens<\/strong>. 2011.
\nALEGRIA, M. C. et al<\/em>. Identification of new protein-protein interactions involving the products of the chromosome and plasmid-encoded type IV secretion loci of the phytopathogen Xanthomonas axonopodis<\/em> pv. citri<\/em>.<\/a> Journal of Bacteriology<\/strong>. v. 187, p. 2315-25. 2005.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Estructura permite que bacteria lanze compuestos t\u00f3xicos sobre competidores","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[280],"coauthors":[105],"class_list":["post-192967","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-bioquimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/192967","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=192967"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/192967\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=192967"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=192967"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=192967"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=192967"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}