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El arma secreta de las bacterias: ¿Cómo controlan las proteínas efectoras las células huésped?
Con el avance de la bacteriología y la biología molecular, los científicos han ido desvelando gradualmente el misterio de los efectores bacterianos. Estas proteínas efectoras son las "armas secretas" que las bacterias patógenas administran a las células huésped a través del sistema de secreción y desempeñan un papel crucial en el proceso de infección bacteriana.
Las proteínas efectoras generalmente ayudan a los patógenos a invadir los tejidos del huésped, suprimir el sistema inmunológico o aumentar la capacidad del patógeno para sobrevivir.
Muchas bacterias patógenas son capaces de secretar proteínas efectoras, pero se desconocen las cantidades exactas para la mayoría de las especies. Cuando se secuencian los genomas de patógenos, las proteínas efectoras se pueden predecir basándose en las similitudes de secuencias de proteínas, pero estas predicciones no siempre son precisas. Más importante aún, es muy difícil demostrar experimentalmente que una proteína efectora prevista en realidad se secreta en la célula huésped debido a la cantidad insignificante de cada proteína efectora.
Tomemos como ejemplo la patógena E. coli. Las investigaciones muestran que la bacteria puede tener más de 60 proteínas efectoras, pero se ha confirmado que solo 39 ingresan con éxito en las células Caco-2 humanas. Incluso dentro de la misma especie bacteriana, diferentes cepas a menudo poseen diferentes combinaciones de proteínas efectoras. Por ejemplo, la bacteria patógena de plantas Pseudomonas aeruginosa tiene 14 proteínas efectoras, pero el número de proteínas efectoras que se encuentran en múltiples cepas diferentes llega a casi 150.
El mecanismo de acción de las proteínas efectoras
La diversidad de proteínas efectoras les permite influir en muchos procesos dentro de la célula huésped. Por ejemplo, las proteínas efectoras T3SS de patógenas Escherichia coli, Shigella, Salmonella y Yersinia pestis pueden modular la dinámica de la actina de las células huésped y promover su unión o invasión. También pueden interrumpir el tráfico endocítico, prevenir la fagocitosis y modular las vías apoptóticas y las respuestas inmunes del huésped.
Después de que los patógenos ingresan a las células huésped, utilizarán la vía de la endocitosis para sobrevivir, y algunas bacterias pueden incluso cambiar el proceso de apoptosis.
Por ejemplo, los fagocitos son células inmunes que reconocen y "engullen" bacterias. Estas células pueden reconocer bacterias directamente a través de algo llamado receptor carroñero A, o indirectamente a través de anticuerpos y proteínas del complemento. Salmonella y Shigella internas utilizan la interferencia con el tráfico endolisosomal para evadir la fagocitosis y sobrevivir dentro de la célula huésped. Yersinia pestis, por otro lado, bloquea este proceso al inhibir la reorganización del citoesqueleto.
Durante el proceso de transporte endocítico, las bacterias Salmonella promueven la formación de sí mismas envueltas en "quistes de Salmonella" (SCV) y, a medida que los SCV maduran, se mueven al centro organizador de microtúbulos para promover aún más la supervivencia bacteriana. Mientras tanto, Shigella evade el sistema endolisosomal lisando rápidamente el quiste.
Además de afectar la fagocitosis y el transporte endocítico, las proteínas efectoras de algunos patógenos también pueden interferir con la vía secretora de las células huésped. Por ejemplo, la proteína efectora EspG de Escherichia coli enteropatógena puede reducir la secreción de interleucina-8 en las células huésped, afectando así la respuesta inmune. Esta proteína efectora, al igual que otras proteínas efectoras, tiene un fuerte efecto inhibidor sobre el sistema inmunológico del huésped.
Muchas bacterias patógenas han desarrollado mecanismos para prevenir la apoptosis de la célula huésped con el fin de mantener su entorno de vida.
Por ejemplo, las proteínas efectoras NleH y NleF de Escherichia coli enteropatógena previenen la apoptosis de la célula huésped. Además, las proteínas efectoras de Shigella, IpgD y OspG, también tienen funciones similares. Estas proteínas efectoras pueden evitar que las células huésped experimenten una respuesta apoptótica al interferir con la vía NF-kB. Aunque muchas proteínas efectoras desempeñan un papel clave en la resistencia a la muerte de la célula huésped, algunas proteínas efectoras inducen la muerte celular, como el papel de las proteínas efectoras EHEC EspF, EspH y Cif.
Medios de respuesta antiinmune
Las bacterias patógenas evaden la respuesta inmune del huésped de varias maneras, una de las principales es interferir con la vía de señalización NF-kB en las células huésped. Una variedad de proteínas efectoras pueden inhibir eficazmente la activación de la vía NF-kB. Por ejemplo, la proteína efectora NleC de Escherichia coli enteropatógena previene la producción de IL-8 mediante la escisión de componentes de NF-kB. De manera similar, YopE y YopP de Yersinia pestis previenen la activación de NF-kB, que juega un papel importante en la prevención de respuestas inflamatorias.
Con el estudio en profundidad de las proteínas efectoras bacterianas, tenemos una comprensión más completa de su papel en la infección patógena. ¿Cambiará esto la forma en que pensamos sobre el tratamiento de las enfermedades infecciosas en el futuro?
