Cuando las bacterias patógenas infectan una de nuestras células se ponen en marcha una serie de mecanismos de defensa que la evolución ha ido diseñando con exquisito cuidado. En un reciente trabajo, publicado en la revista Science, nuestra invitada, Eva Nogales y un nutrido conjunto internacional en el que participan científicos de la Universidad de California y el Howard Hughes Medical Institute en Berkeley y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España han logrado visualizar, utilizando el microscopio electrónico, cómo ciertas proteínas del sistema inmune se unen a una proteína existente en los flagelos de las bacterias y desencadenan una cascada de reacciones que culminan con el suicidio de la célula infectada y la destrucción de los patógenos.

La lucha por la existencia es siempre encarnizada y tanto las bacterias como las células del sistema inmune cambian continuamente de estrategia para adaptarse y mejorar sus posibilidades de sobrevivir en ese ambiente de contienda continua. Son necesarias múltiples mutaciones para que las bacterias logren esquivar los ataques de las células del sistema inmune. Frente a ellas, los defensores cuentan con una gran variedad de moléculas de proteínas cuya función consiste en unirse a las moléculas liberadas por las bacterias para reconocerlas y actuar en consecuencia. Al producirse la unión, se dispara una señal de alarma que pone en funcionamiento una cadena de reacciones encaminadas a la eliminación del patógeno.

Las proteínas bacterianas y las generadas por las células del sistema inmune son piezas complementarias. Sus formas encajan entre sí como una llave en su cerradura. En estudios anteriores, el investigador Russell Vance había estudiado una familia de proteínas del sistema inmune que plantas y animales utilizan para detectar los patógenos que logran entrar en las células. Una de esas proteínas, conocida como NAIP5, juega un papel importante al asociarse con la flagelina, una proteína que forma el flagelo que permite a ciertas bacterias impulsarse por los fluidos corporales. El reto consistía en visualizar las proteínas a nivel molecular para saber cómo se asociaban entre sí.

Jeannette Tenthorey, una estudiante posdoctoral del laboratorio de Vance y Nicole Haloupek, estudiante del laboratorio de Eva Nogales, unieron sus esfuerzos y gracias a la colaboración de investigadores de otras áreas, como J.R. López-Blanco y P. Chacón del Instituto de Química Física ‘Rocasolano’ del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en Madrid, lograron visualizar el proceso de acoplamiento de las proteínas, utilizando una técnica de imagen llamada microscopía crioelectrónica.

El estudio ha permitido averiguar por qué es tan eficiente el método de reconocimiento utilizado por el sistema inmune. La flagelina está tan optimizada que no admite muchas variaciones genéticas para evadir a las proteínas defensoras porque pierde fácilmente sus propiedades.

Las bacterias invasoras dejan fragmentos de proteína (rojo) que son inspeccionados por una proteína del sistema inmune del ratón llamada NAIP5 (amarilla), que recluta una segunda proteína inmune (azul), formando una estructura llamada inflamasoma.
Crédito: Russell Vance Lab / UC Berkeley / Howard Hughes Medical Institute

Os invito a escuchar a Eva Nogales, bióloga molecular en la Universidad de California, investigadora del Instituto Médico Howard Hughes y del Lawrence Berkeley National Laboratory.

Referencia:
Tenthorey et al. “The structural basis of flagellin detection by NAIP5: A strategy to limit pathogen immune evasion”. Science 17 Nov 2017: Vol. 358, Issue 6365, pp. 888-893 DOI: 10.1126/science.aao1140