Bacterias fluorescentes ayudaron a entender la resistencia a los antibióticos en tiempo real

^{Wikimedia Commons} 

Científicos franceses realizaron un seguimiento al proceso de transferencia del gen de resistencia a la tetraciclina entre las células de Escherichia coli mediante microscopía intravital y descubrieron cómo se forman las células de resistencia en las células receptoras incluso en presencia de un antibiótico. Los resultados fueron publicados en Science.

La rápida formación de resistencia a los antibióticos en las bacterias se produce debido a la existencia de mecanismos para la transferencia horizontal de ADN, en particular, la conjugación, que permite que las células compartan genes de resistencia entre sí. Ahora, investigadores de la Universidad de Lyon (Francia) han creado un sistema basado en el uso de proteínas fluorescentes, que permite el monitoreo en tiempo real de la transferencia de ADN entre las células de E. coli.

El experimento

En el experimento, los científicos siguieron la transferencia del plásmido F, un gran elemento extracromosómico que contiene el gen de resistencia a la tetraciclina. Para visualizar el proceso de transferencia del plásmido, los autores etiquetaron la proteína ParB de la proteína fluorescente verde, que se une específicamente al ADN de doble cadena del plásmido, en las células receptoras. En ausencia del plásmido F, la proteína se dispersa por toda la célula y crea un fondo verde uniforme, y cuando aparece una copia monocatenaria del plásmido en la célula receptora y se completa, se une al plásmido y forma focos verdes en la celda.

El transportador TetA, que proporciona resistencia a la tetraciclina, se marcó con una proteína roja fluorescente en las células donantes. Después de la transferencia del plásmido al receptor, comienza a sintetizarse y hace que el receptor se vuelva rojo y resistente al antibiótico debido al intenso bombeo del mismo desde la célula.

La observación del proceso de conjugación permitió a los autores del artículo calcular que la conjugación demora aproximadamente dos minutos, y el proceso completo de copia de la información ocurre dentro de los diez minutos. Aproximadamente una hora después de que las células donantes ingresan a la población receptora, un tercio de la población adquiere el plásmido F. La síntesis de TetA comienza inmediatamente después de que el ADN ingresa a la célula, incluso en presencia de tetraciclina en el medio en concentraciones que suprimen la división.

^{El esquema del método de detección de transferencia de plásmidos. Las células donantes sintetizan una proteína TetA marcada en rojo, y las células receptoras una proteína ParB marcada en verde, que se une al ADN transferido y forma puntos verdes. Además, con un plásmido en las células receptoras, la proteína roja comienza a sintetizarse de inmediato.
Sophie Nolivos et al / Science 2019}

Sorpresa

Este hecho sorprendió a los investigadores, ya que la tetraciclina funciona al suprimir la síntesis de proteínas. La primera hipótesis para explicar el fenómeno, fue que varias moléculas de TetA entran en la célula junto con el plásmido y proporcionan estabilidad inmediata, pero luego se refutó. Resultó que la síntesis de proteínas en la célula en presencia de un antibiótico ocurre debido a la actividad de la bomba multisustrato AcrAB-TolC, que bombea algunas moléculas de tetraciclina fuera de la célula y mantiene una concentración que aún inhibe la división celular, pero que permite la síntesis de un transportador TetA especializado.

Cuando los genes que codifican la bomba se eliminaron del genoma, las bacterias perdieron su capacidad para sintetizar el transportador en presencia de tetraciclina y volverse resistentes al antibiótico directamente en el medio antibiótico.

La resistencia de los patógenos a los antibióticos representa una amenaza para la salud pública mundial. Por eso, recientemente hablamos sobre la muerte de una mujer que no pudo curarse con ninguno de los antibióticos existentes.

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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