Descubren cómo actúa un gen regulador de factores implicados en la patogenicidad de las bacterias

Científicos de la Universidad Pública de Navarra, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y el Gobierno de Navarra han descubierto el modo en que el gen glgS, ahora rebautizado como 'surface composition regulator' o scoR, actúa en las bacterias.

Además, los expertos han señalado cómo manipulando dicho gen, que indirectamente afecta a la producción de glucógeno, pueden alterarse mecanismos implicados en infecciones bacterianas.

El hallazgo, publicado en el Biochemical Journal, ha sido protegido mediante solicitud de una patente y su explotación queda ahora pendiente de instituciones o empresas que estén dispuestas a desarrollarla.

Gracias a este descubrimiento, los autores han recibido el primer premio en el IX Congreso Internacional de Medicina, dentro de la categoría “Genética y Biología Molecular”, celebrado recientemente en Varsovia.

Según explica Javier Pozueta, director del grupo de investigación Metabolismo de Carbohidratos que ha llevado a cabo el trabajo, “podemos decir que posiblemente hayamos encontrado una manera adicional de combatir infecciones y contaminaciones bacterianas mediante el fomento de la formación del glucógeno en las bacterias. Ahora sabemos que, alterando la maquinaria productora del glucógeno, podemos a su vez alterar la capacidad de la bacteria de moverse, adherirse a una célula o a superficies de tuberías, catéteres...”.

El trabajo está basado en la tesis doctoral que Mehdi Rahimpour defendió el pasado mes de febrero en la Universidad Pública de Navarra y por la que obtuvo la máxima calificación. Este investigador, de origen iraní, ha estudiado el mecanismo de actuación del gen glgS en la bacteria Escherichia coli y en diferentes especies de Salmonella, que en determinados casos pueden causar enfermedades y cuadros graves en el ser humano.

El glucógeno es un material de reserva del que disponen las bacterias. Los investigadores del grupo que dirige el profesor Pozueta habían identificado y caracterizado previamente los genes directamente implicados en la producción del glucógeno en E. coli. Contrariamente a lo que se creía, comprobaron que el gen glgS no intervenía en ese proceso. ¿Cuál era entonces su función?

Inmovilizar las bacterias

Para comprender el modo en que actúa el gen glgS hay que tener en cuenta cuál es la estructura de las bacterias. Según explica el investigador, las bacterias poseen una especie de remos o brazos (flagelos) que les sirven para moverse; tienen también unos apéndices llamados fimbrias que les permiten pegarse o adherirse a las células que hospedan; y una envoltura o escudo protector compuesto por polisacáridos. Para crear todos estos elementos y para que las bacterias se muevan, estas necesitan energía (suministrada por la molécula ATP) y azúcar.

“GlgS actúa como un freno —señala Rahimpour—. Nos dimos cuenta de que alterando la expresión de glgS se altera la creación de esas estructuras e, indirectamente, la producción de glucógeno porque también necesita azúcar y energía. En condiciones en que se fomenta la creación de flagelos y componentes de la envuelta, la bacteria consume mucha energía para moverse y azúcares, con lo que no tendrá suficiente materia prima para producir glucógeno. Y al revés: en condiciones en que se reprime la creación de flagelos, fimbrias y componentes de la envuelta la bacteria perderá su capacidad de movimiento y adhesión a superficies y el exceso de energía y azúcar se destinará a la producción de glucógeno".

En resumen, el grupo de investigación ha descubierto que existe una correlación inversa entre la producción de glucógeno y la producción de estructuras implicadas en la patogenicidad bacteriana. “En nuestro caso, hemos detectado que la alteración de la expresión de glgS, que solo está presente en el grupo de las enterobacterias (E. coli, especies del género Salmonella, Yersinia pestis, etc.), tiene un efecto en la producción de estructuras implicadas en la patogenicidad bacteriana que, indirectamente, afectan la capacidad de producir glucógeno”.

El hallazgo quizá aporte pistas a futuras estrategias para combatir las infecciones bacterianas modulando la producción de glucógeno, una sustancia que acumulan muchas y muy diversas bacterias.

Resistencia a los antibióticos

En un mundo en el que las cepas de bacterias son cada vez más resistentes a los antibióticos, los investigadores envían un mensaje optimista: “quizás fomentando la producción del glucógeno en la bacteria podamos entorpecer la creación de esas estructuras y hacer que las bacterias dejen de moverse y proliferar en el medio y/o adherirse a superficies y, por lo tanto, dejen de ser patógenas”.

El grupo de investigación ha protegido el hallazgo sobre este procedimiento para tratar y combatir infecciones bacterianas. El próximo paso es encontrar sustancias que fomenten la producción de glucógeno en las bacterias. ”A las bacterias patógenas les hemos introducido un gen que hace que produzcan mucho glucógeno; así, hacemos que dejen de “correr” y reducimos su patogenicidad. Pero queremos avanzar más: queremos encontrar sustancias que, una vez aplicada a heridas o a superficies, o una vez suministrada a pacientes con enfermedades bacterianas, fomenten la acumulación del glucógeno bacteriano y la consiguiente reducción de la capacidad de adhesión, invasión y proliferación de la bacteria”.