El microbioma produce miles de pequeñas proteínas nuevas

Publicado 09/08/2019 7:09:48CET
Microbiota, microbioma intestinal
Microbiota, microbioma intestinal - FLICKR / PROCURAMED SAÚDE - Archivo

   MADRID, 9 Ago. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, han descubierto que el microbioma humano están produciendo decenas de miles de proteínas tan pequeñas que han pasado desapercibidas en estudios anteriores, según publican este jueves en la revista 'Cell'.

   Las proteínas pertenecen a más de 4.000 nuevas familias biológicas que, según se prevé, estarán involucradas en, entre otros procesos, la guerra librada entre diferentes cepas bacterianas mientras compiten por la primacía en los codiciados nichos biológicos, la comunicación de célula a célula entre microbios y sus huéspedes inconscientes y las tareas fundamentales de limpieza diaria que mantienen a las bacterias saludables.

   Debido a que son tan pequeños, de menos de 50 aminoácidos de longitud, es probable que las proteínas se plieguen en formas únicas que representan bloques de construcción biológicos no identificados previamente. Si las formas y funciones de estas proteínas pueden recrearse en el laboratorio, podrían ayudar a los investigadores a avanzar en la comprensión científica de cómo el microbioma afecta la salud humana y allanar el camino para el descubrimiento de nuevos medicamentos.

   "Es de vital importancia comprender la interfaz entre las células humanas y el microbioma --explica la doctora Ami Bhatt, profesora asistente de Medicina y Genética--. ¿Cómo se comunican? ¿Cómo se protegen las cepas de bacterias de otras cepas? Es probable que estas funciones se encuentren en proteínas muy pequeñas, que pueden ser más propensas que las proteínas más grandes a ser secretadas fuera de la célula".

   Pero el tamaño minúsculo de las proteínas había dificultado identificarlas y estudiarlas utilizando métodos tradicionales. "Hemos sido más propensos a cometer un error que a adivinar correctamente al tratar de predecir qué secuencias de ADN bacterianas contienen estos genes tan pequeños --reconoce Bhatt--. Por eso hasta ahora hemos ignorado sistemáticamente su existencia. Ha sido un claro punto ciego".

   Puede ser intimidante pensar en la gran cantidad de bacterias que viven en cada uno de nosotros, de hecho representan muchas más células que las que componen el cuerpo humano. Sin embargo, rara vez son perjujudiciales, ante al contrario, ayudan con la digestión, complementan la dieta y, en general, mantienen un equilibrio saludable.

   Bhatt y sus colegas se preguntaron si se podrían encontrar respuestas en las pequeñas proteínas que sabían que probablemente se moverían a través de las redes lanzadas por otros estudios centrados en el microbioma.

   Razonaron que las proteínas pequeñas tienen más probabilidades que las más grandes de deslizarse a través de la membrana celular para transmitir mensajes, o amenazas, a las células vecinas del huésped o las bacterias. ¿Pero cómo identificarlas y estudiarlas?

   "El genoma bacteriano es como un libro con largas cadenas de letras, solo algunas de las cuales codifican la información necesaria para producir proteínas --explica Bhatt--. Tradicionalmente, identificamos la presencia de genes que codifican proteínas en este libro mediante la búsqueda de combinaciones de letras que indican las señales de 'inicio' y 'detención' que intercalan genes. Esto funciona bien para proteínas más grandes. Pero cuanto más pequeña es la proteína, más probable es que esta técnica produzca un gran número de falsos positivos que enturbian los resultados".

   Para abordar el problema, doctora Hila Sberro decidió comparar posibles genes codificadores de proteínas pequeñas entre muchos microbios y muestras diferentes. Pensó que los que fueron identificados repetidamente en varias especies y muestras tenían más probabilidades de ser verdaderos positivos.

   Cuando aplicó el análisis a grandes conjuntos de datos, Sberro no encontró los cientos de genes que ella y Bhatt habían esperado, sino decenas de miles. Las proteínas pronosticadas para ser codificadas por los genes podrían clasificarse en más de 4.000 grupos relacionados, o familias, que probablemente estén involucradas en procesos biológicos clave como la comunicación intercelular, así como las tareas de mantenimiento necesarias para mantener la bacteria saludable.

   "Honestamente, no sabíamos qué esperar --dice Bhatt--. No teníamos ninguna intuición sobre esto. El hecho de que ella encontrara miles de nuevas familias de proteínas definitivamente nos sorprendió a todos".

   Los investigadores confirmaron que los genes codificaron proteínas verdaderas al mostrar que se transcriben en ARN y se transportan al ribosoma para su traducción, pasos clave en la vía de producción de proteínas en todos los organismos.

   Ahora están trabajando con colaboradores para aprender más sobre las funciones de las proteínas e identificar aquellas que podrían ser importantes para las bacterias que luchan por el espacio en nuestra alfombra intestinal. Creen que estas proteínas podrían servir como nuevos antibióticos o medicamentos para uso humano.

   "Las proteínas pequeñas se pueden sintetizar rápidamente y las bacterias podrían usarlas como interruptores biológicos para alternar entre estados funcionales o desencadenar reacciones específicas en otras células --dice Bhatt--. También son más fáciles de estudiar y manipular que las proteínas más grandes, lo que podría facilitar el desarrollo de fármacos. Anticipamos que esta será una nueva área valiosa de biología para el estudio".