Un equipo de 18 científicos del Instituto Craig Venter, la Universidad de Virginia y el Instituto de Investigación Biomédica (IRB) han presentado el primer mapa de las interacciones clave entre las piezas moleculares de la bacteria Escherichia coli que permite entender cómo funciona su maquinaria vital más íntima.
Investigadores del Instituto J. Craig Venter y de la Virginia Commonwealth University (ambos en EE UU), en estrecha colaboración con científicos del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) han formulado el primer mapa de las interacciones moleculares entre proteínas –denominado interactoma– de Escherichia coli (E. coli).
El estudio, publicado en Nature Biotechnology y que permite empezar a comprender cómo trabaja íntimamente la bacteria, revela cerca del 25% (2.234) de las aproximadamente 10.000 interacciones clave estimadas que se dan en E. coli, y cubre aproximadamente el 70% de su proteoma (la colección de proteínas).
E. coli es la bacteria más usada en biotecnología blanca, es decir, para producir grandes cantidades de material químico, como la artemisina para tratar la malaria o la insulina para la diabetes.
De E. coli se conoce extensivamente la genómica –hay decenas de cepas secuenciadas, desde algunas patológicas a otras que no lo son– y la proteómica de complejos (mapa de los complejos de proteínas). Además, es el organismo modelo donde se han hecho más estudios de metabolómica (el mapa de los ciclos metabólicos).
La información obtenida de estos estudios -omicos a gran escala ha permitido obtener el listado de los elementos moleculares de E. coli que intervienen en su funcionamiento. Pero para tener el plano total del ser vivo, de cómo trabaja y funciona, debía encararse el interactoma, es decir, las interacciones moleculares entre todos los elementos descritos y, en concreto, entre proteínas.
“Y esto hemos hecho”, explica el bioinformático Patrick Aloy, uno de los autores del trabajo. “El mapa presentado nos permite ver la bacteria íntimamente y diseñar, por ejemplo, antibióticos para romper interacciones entre proteínas o desmantelar partes de su maquinaria molecular, o simplemente entender cómo funciona en toda su complejidad. Este trabajo nos ayuda a comprender cómo funcionan las redes que constituyen y regulan las funciones vitales de E. coli".
Confirmar las sospechas
La última parte del trabajo ha sido confirmar “lo que ya se sospechaba”, explica Aloy, como que la bacteria E. coli es un buen organismo modelo y las conclusiones son extrapolables a muchas otras bacterias.
El estudio incluye una comparativa con los proteomas de 20 bacterias, muchas de las cuales son causantes de patologías severas, como las producidas por Helicobacter pylori, Vibrio cholera, Haemophilus influenzae, Neisseria meningitides y Yersinia pestis.
“Aportamos información útil para usos biotecnológicos, para entender patología y para diseñar drogas”, concluye el investigador del IRB Barcelona, quien mantiene diversos proyectos de colaboración con el Instituto Craig Venter.
El diseño de nuevos fármacos para luchar contra las infecciones era el objetivo principal de l’AntiPathoGN, un proyecto de la Unión Europea finalizado en junio pasado del cual formaba parte el grupo de Aloy. Los resultados de este artículo en Nature Biotechnology se enmarcan también dentro de este proyecto europeo que, en los próximos meses, generará más resultados científicos.
Referencia bibliográfica:
Seesandra V Rajagopala, Patricia Sikorski, Ashwani Kumar, Roberto Mosca, James Vlasblom, Roland Arnold, Jonathan Franca-Koh, Suman B Pakala, Sadhna Phanse, Arnaud Ceol, Roman Häuser, Gabriella Siszler, Stefan Wuchty, Andrew Emili, Mohan Babu, Patrick Aloy, Rembert Pieper & Peter Uetz. "The binary protein-protein interaction landscape of Escherichia coli". Nature Biotechnology (2014) doi: 10.1038/nbt.2831
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