Para matar las bacterias en la sangre, nuestro sistema inmunológico se basa en nanomáquinas que pueden abrir agujeros mortales en sus objetivos. Los científicos de UCL ahora han filmado estas nanomáquinas en acción, descubriendo un cuello de botella clave en el proceso que ayuda a proteger nuestras propias células.
La investigación, fue publicada en Nature Communications, nos proporciona una mejor comprensión de cómo el sistema inmunológico mata las bacterias y por qué nuestras células permanecen intactas. Esto puede guiar el desarrollo de nuevas terapias que aprovechan el sistema inmunológico contra las infecciones bacterianas y estrategias que reutilizan el sistema inmunitario para que actúe contra otras células renegadas en el cuerpo.
En una investigación anterior, los científicos identificaron las características del ataque en las bacterias vivas, lo que demuestra que la respuesta del sistema inmunitario da como resultado “agujeros de bala” en las células envueltas de bacterias. Los orificios son increíblemente pequeños con un diámetro de solo 10 nanómetros, aproximadamente 1 / 10,000 del ancho de un cabello humano.
Para este estudio, los investigadores imitaron cómo estos agujeros mortales están formados por el complejo de ataque de membrana (MAC) utilizando un modelo de superficie bacteriana. Al rastrear cada paso del proceso, encontraron que poco después de que cada agujero comenzara a formarse, el proceso se detuvo, ofreciendo una repetición para las propias células del cuerpo.
“Parece como si estas nanomáquinas esperaran un momento, permitiendo que su posible víctima intervenga en caso de que sea una de las células del cuerpo en lugar de un insecto invasor, antes de asestar el golpe mortal”, explicó el Dr. Edward Parsons (UCL London Center for Nanotecnología).
El equipo dice que el proceso se detiene, ya que se necesitan 18 copias de la misma proteína para completar un agujero. Inicialmente, solo hay una copia que se inserta en la superficie bacteriana, después de lo cual las otras copias de la ranura de la proteína se colocan mucho más rápidamente.
“Es la inserción de la primera proteína del complejo de ataque a la membrana lo que causa el cuello de botella en el proceso de destrucción. Curiosamente, coincide con el punto en el que se evita la formación de orificios en nuestras propias células sanas, lo que las deja intactas”, dijo el profesor Bart Hoogenboom (UCL Physics & Astronomy y UCL Structural & Molecular Biology).
Para filmar el sistema inmunológico en acción a una resolución de nanómetros y en unos pocos segundos por fotograma, los científicos utilizaron la microscopía de fuerza atómica. Este tipo de microscopía utiliza una aguja ultrafina para sentir en lugar de ver moléculas en una superficie, similar a una persona ciega que lee Braille.
La aguja escanea repetidamente la superficie para producir una imagen que se refresca lo suficientemente rápido para rastrear cómo las proteínas inmunitarias se unen y cortan la superficie bacteriana.
La investigación fue dirigida por UCL y se llevó a cabo en estrecha colaboración con científicos del Imperial College de Londres, del Instituto Federal de Tecnología de Suiza en Lausana y de la Universidad de Leeds.
Mayor información: Edward S. Parsons, George J. Stanley, Alice L. B. Pyne, Adrian W. Hodel, Adrian P. Nievergelt, Anaïs Menny, et al. «Single-molecule kinetics of pore assembly by the membrane attack complex» Nature Communications, Published: 06 May 2019.