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¿Cómo sobreviven las bacterias dentro de un huésped? ¡Desvelando el misterio de la endocitosis y las vías de secreción!
En el mundo microscópico, las interacciones entre bacterias y huéspedes están llenas de complejidad y desafíos. Para sobrevivir en el huésped, las bacterias patógenas secretan una serie de proteínas llamadas "proteínas efectoras", principalmente a través de tres sistemas de secreción diferentes: el sistema de secreción tipo III (T3SS), el sistema de secreción tipo IV (T4SS) y el sistema de secreción tipo VI ( (T6SS). Estas proteínas efectoras no sólo ayudan a las bacterias a invadir los tejidos del huésped, sino que también suprimen la respuesta inmune del huésped, proporcionando el apoyo necesario para la supervivencia bacteriana.
Algunas bacterias inyectan sólo unas pocas proteínas efectoras, mientras que otras pueden inyectar docenas o incluso cientos.
Por ejemplo, si la bacteria que causa la peste, como Yersinia pestis, pierde su T3SS, su patogenicidad se elimina completamente, incluso cuando entra directamente al torrente sanguíneo. En este proceso, los microorganismos gramnegativos también pueden utilizar vesículas de la membrana externa bacteriana para transportar proteínas efectoras y factores patógenos a través de vías de tráfico de vesículas de membrana para cambiar el entorno o atacar células objetivo, como en la interfaz huésped-patógeno.
Diversidad de proteínas efectoras
Se sabe que muchas bacterias patógenas poseen proteínas efectoras secretadas, pero para la mayoría de las especies el número exacto sigue siendo desconocido. A medida que se secuencian los genomas de los patógenos, se pueden predecir las proteínas efectoras basándose en la similitud de la secuencia de proteínas, pero dichas predicciones no siempre son precisas. Además, es bastante difícil demostrar experimentalmente si las proteínas efectoras previstas se secretan realmente en las células huésped, porque el contenido de cada proteína efectora suele ser muy pequeño.Por ejemplo, Tobe et al. (2006) predijeron más de 60 proteínas efectoras para E. coli patógena, pero pudieron demostrar que sólo 39 de ellas podían secretarse en células Caco-2 humanas.
Incluso dentro de la misma especie bacteriana, diferentes cepas a menudo tienen diferentes repertorios de proteínas efectoras. Por ejemplo, en la bacteria fitopatógena Pseudomonas syringae se encontraron 14 proteínas efectoras en una cepa, pero se encontraron más de 150 proteínas efectoras en múltiples cepas diferentes.
Mecanismo de acción
Dada la diversidad de proteínas efectoras, éstas tienen diferentes efectos en diversos procesos dentro de las células. Las proteínas efectoras T3SS de algunas E. coli, Shigella, Salmonella y Yersinia patógenas pueden regular la dinámica del citoesqueleto, ayudar a la adhesión o invasión bacteriana, prevenir la fagocitosis, modular las vías apoptóticas y manipular las respuestas inmunitarias del huésped.
Por ejemplo, los fagocitos reconocen y "comen" bacterias, pero Yersinia inhibe la fagocitosis al transportar proteínas efectoras que inhiben la disposición del citoesqueleto.
Durante el proceso de endocitosis, algunas bacterias, como Salmonella y Shigella, ingresan y sobreviven en las células huésped. La Salmonella manipula la vía endosómica-lisosomal para crear una cavidad vacuolar llamada vacuola que contiene Salmonella (SCV), que es esencial para su supervivencia en su interior. A medida que los SCV maduran, migran al centro organizador de microtúbulos (MTOC) y generan filamentos iniciados por Salmonella (Sif) dependientes de las proteínas efectoras T3SS SseF y SseG. Por el contrario, Shigella disuelve rápidamente sus vacuolas mediante la acción de las proteínas efectoras T3SS IpaB y C.
Escape inmunológico
Muchas bacterias patógenas también han desarrollado mecanismos para evitar la respuesta inmune del huésped. Tomando EPEC/EHEC como ejemplo, su proteína efectora EspG puede reducir la secreción de interleucina-8 (IL-8), afectando así el sistema inmunológico del huésped. EspG funciona como una proteína activadora de Rab GTPasa (Rab-GAP), que hace que las Rab-GTPasas caigan en un estado inactivo unido a GDP, reduciendo así el proceso de transporte de RE-homoglia.
Además, las bacterias patógenas también tienen la capacidad de prevenir la apoptosis de las células huésped, manteniendo así su entorno vital.
Por ejemplo, las proteínas efectoras EPEC/EHEC NleH y NleF previenen la apoptosis, y las proteínas efectoras Shigella IpgD y OspG previenen la apoptosis al fosforilar y estabilizar la proteína MDM2. Salmonella inhibe la apoptosis de la célula huésped y activa señales de supervivencia basándose en las proteínas efectoras AvrA y SopB.
Efectos de la respuesta inmunitariaLas células humanas son capaces de reconocer patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP). Cuando las bacterias se unen a estos receptores, se activan vías de transducción de señales como las vías NF-kB y MAPK, lo que conduce a la liberación de citocinas y proteínas que regulan respuestas inmunes. factor. Muchas proteínas efectoras bacterianas afectan la señalización NF-kB. Por ejemplo, las proteínas efectoras EPEC/EHEC NleE, NleB, NleC, NleH y Tir son proteínas efectoras inmunosupresoras que se dirigen principalmente a las proteínas de la vía de señalización NF-kB.
Se demostró que NleC escinde el par p65 de NF-kB, inhibiendo así la producción de IL-8.
Con la profundización de la investigación sobre las proteínas efectoras bacterianas, los científicos también han propuesto muchas bases de datos y recursos en línea relevantes para ayudar en la predicción y el análisis funcional de las proteínas efectoras bacterianas.
A medida que se revelan gradualmente estos procesos microscópicos, no podemos evitar preguntarnos: en este juego a largo plazo entre huésped y patógeno, ¿cómo podemos los humanos seguir mejorando nuestros mecanismos de defensa para hacer frente a posibles desafíos patógenos en el futuro?
