La molécula que crea ‘familias’ bacterianas unidas

Una familia es un grupo de personas emparentadas que viven juntas. Sus relaciones, generalmente, aseguran la supervivencia y la evolución. En ella se comparten nutrientes y relaciones, se generan actitudes y formas de comportamiento particulares, sirve de estímulo para el correcto desarrollo de los miembros y se transfieren genes.

La mayoría de las bacterias también se unen entre sí formando comunidades, llamadas biofilms o biopelículas, que las hacen fuertes ante cualquier necesidad o adversidad. Pasan de ser seres unicelulares a comportarse como si fueran un solo organismo pluricelular. De la misma manera que una buena comunicación y unas relaciones sanas contribuyen a que la familia permanezca más tiempo unida y que, con el paso del tiempo, vaya creciendo, los microorganismos responden ante ciertas sustancias externas para hacerse más resistentes.

Los expertos han demostrado que la L-arginina favorece la creación de las biopelículas.

Así, son capaces de colonizar superficies sólidas formando un biofilm, en el que las células quedan embebidas dentro de una matriz que las conecta y les permite resistir en situaciones adversas. Que estos microorganismos formen biopelículas e invadan otros seres vivos puede ser beneficioso o perjudicial según qué casos. Si se buscan relaciones simbióticas con plantas, el objetivo es que creen esas comunidades. Si se trata de combatir enfermedades, el fin será evitar su formación.

Una de esas sustancias externas que favorece la creación de las biopelículas en Pseudomonas, un tipo de bacterias, es la L-arginina, uno de los 20 aminoácidos que componen las proteínas, tal como ha demostrado un equipo de investigación de la Estación Experimental el Zaidín del CSIC y la Universidad de Roma La Sapienza en un artículo publicado en la revista International Journal of Molecular Sciences. En él los autores desarrollan un completo mapa sobre cómo actúa la L-arginina y qué reacciones provoca en estas bacterias. Los resultados de este estudio podrían servir para el desarrollo de aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.

Este aminoácido es, en principio, una molécula que no presenta ninguna característica especial y está presente en todos los organismos. “Conocer qué proteínas se activan en los microorganismos ante la presencia de la señal química de la L-arginina propiciará el diseño de nuevos métodos para controlar el desarrollo de comunidades bacterianas”, indica a la Fundación Descubre el investigador del CSIC Manuel Espinosa, autor del artículo.

El investigador del CSIC Manuel Espinosa, autor del artículo.

Tras la ruta de la L-arginina

Analizar cuáles son los compuestos que contribuyen a desarrollar o reducir los biofilms y cómo es el proceso por el que las bacterias responden ante ellos ayuda por un lado, a la eliminación de microorganismos infecciosos, pero también, por otro, a su proliferación cuando éstos son beneficiosos. Así, las Pseudomonas estudiadas en el trabajo incluyen ambas. Por un lado, la especie P. putida, que estimula el crecimiento de las plantas y ayuda a su defensa contra otros microbios y, por otro, P. aeruginosa, un patógeno oportunista responsable entre otras enfermedades, de infecciones hospitalarias o infecciones crónicas en pacientes de fibrosis quística.

Además, estas Pseudomonas suponen un instrumento muy útil para el tratamiento de desechos en procesos de degradación y remediación de suelos contaminados.

Los investigadores han recopilado la información disponible sobre la ruta metabólica de la L-arginina en Pseudomonas, presentando las sustancias más relevantes que se producen y las diferentes categorías metabólicas. Estas bacterias pueden utilizar este compuesto como fuente de energía, por lo que la presencia del aminoácido podría indicar a los microorganismos que se encuentran en un ambiente favorable para ser colonizado.

El siguiente paso es conocer cuál es la proteína exacta que detecta y responde a la L-arginina y conduce a las bacterias a la colonización y la formación de las biopelículas. Esto propiciaría el desarrollo de nuevas herramientas que estimulen o inhiban su activación en presencia de este aminoácido.

Así, se podría modular la señal para provocar el aumento de la colonización en plantas, mejorando su crecimiento y resistencia ante ciertas plagas y enfermedades, en el caso de P. putida. “En el caso contrario, se podría impedir la respuesta de la bacteria para acabar con la recurrencia en otras dolencias infecciosas provocadas por P. aeruginosa y diseñar nuevas terapias para prevenir o eliminar biofilms perjudiciales”, añade el investigador.

Los expertos han demostrado que la L-arginina favorece la creación de las biopelículas.

Por tanto, se debe conocer el proceso completo para determinar por qué y cómo responden ante esta fuente de nutrientes para poder actuar según el resultado que se quiera obtener. De la misma manera que hay que comprender qué aspectos van a condicionar el comportamiento de una familia para que se desarrollen en los asesinos Manson o en los exitosos Kennedy. Todo dependerá de cómo se alimenta a sus miembros.

Más información en #CienciaDirecta: Evalúan el uso de la molécula L-arginina para evitar el desarrollo de comunidades bacterianas