Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco
Luces navideñas: Proteínas fluorescentes de las bacterias
Las proteínas fluorescentes se usan para monitorear la expresión de genes y localización de proteínas en células vivas. La más común, es la proteína verde fluorescente (GFP por sus siglas en Inglés: Green Fluorescent) Protein), que fue aislada de Aequora victoria, una medusa bioluminiscente, también llamada medusa de cristal. Está proteína GFP se ha optimizado para incrementar su brillo y tener una señal estable dentro de las células. Esto impulsó la búsqueda de otras proteínas con luz de diferentes colores, como es el caso de las proteínas fluorescentes que emiten luz azul, amarilla y roja que están en una longitud de onda del espectro de luz visible.
Regulando las luces navideñas
Las proteínas se producen después de la traducción de una plantilla de ARN obtenido por la transcripción de un molde de ADN. Uno de los retos más comunes cuando una proteína fluorescente se usa en una bacteria es el número de copias del molde de ADN (plásmidos) que contiene cada bacteria. Por ejemplo, pueden haber poco o muchos plásmidos por células, haciendo una población de bacterias poco homogénea que expresan una proteína fluorescente. Imagina una calle decorada con luces de navidad. El número y el tipo de decoración de cada casa es diferente (todas son bonitas), pero cada una tiene su propio estilo y su propio sistema de encendido y apagado. Entonces, el origen, el consumo de energía, y la distribución de las luces son diferentes en cada casa.
En biología, cuando las proteínas fluorescentes se usan para estudiar otras proteínas en bacterias, es importante tener una fuente de energía constante, con similar consumo de energía, y distribución dentro de cada célula en una población. En otras palabras, un mismo número de copias de ADN (plásmidos) produce una emisión similar de fluorescencia entre las células.
En este estudio reciente, los autores estudiaron la estabilidad de la fluorescencia en una población bacteriana con múltiples copias de ADN, y la compararon con bacterias que contenían una sola copia de ADN que produce una cantidad de proteínas fluorescentes más homogéneas en cada célula. Los autores descubrieron que, a pesar de que la señal es similar entre las células, una sola copia produce una menor intensidad de fluorescencia en ellas.
Los autores también evaluaron un sistema para controlar la intensidad de la señal en la población bacteriana. Volvamos a nuestro ejemplo de las luces navideñas en una calle. Sabemos que cada casa tiene un sistema que enciende y apaga las luces en distintos momentos a lo largo del día. Sin embargo, algunas luces navideñas tienen diferentes modos de iluminación; algunas casas eligen un modo constante y otras prefieren luces titilantes.
Entonces, ¿cómo podemos controlar la intensidad de la señal en una población de células bacterianas?
En las bacterias, algunas secuencias pueden modular la expresión y degradación de proteínas. Los autores evaluaron tres de estas secuencias y las compararon con proteínas fluorescentes sin estas secuencias reguladoras.
Probaron secuencias de degradación de la proteína que modulan la estabilidad de la proteína y permiten un equilibrio entre la degradación y la detección de fluorescencia. Esto es importante porque las proteínas fluorescentes se utilizan comúnmente para investigar la localización y la temporalidad de una proteína en la célula (cuándo las proteínas están presentes y luego se degradan en una situación específica).
Por lo tanto, tener proteínas fluorescentes estables con un sistema de “encendido/apagado” bien controlado puede ser utilizado por otros investigadores para comprender la localización de proteínas en bacterias.
Por último, los científicos analizaron las posibles aplicaciones que se pueden tener tras caracterizar estas proteínas fluorescentes y definir “un botón” que controle el sistema. Analizaron la localización de las proteínas en Salmonella enterica (S. enterica), ya que esta bacteria es vital para estudiar los procesos patogénicos, la motilidad, el metabolismo y las respuestas a los antibióticos. Descubrieron que cuando las proteínas fluorescentes se fusionan a las proteínas flagelares de las bacterias para estudiar la motilidad, la visualización de las proteínas es más fácilmente detectable cuando se utilizan proteínas azules fluorescentes que cuando se usan proteínas naranjas o rojas fluorescentes.
La implementación de estas proteínas fluorescentes en esta bacteria contribuye a comprender muchos procesos biológicos en otros patógenos.
Fuente de la imagen: Delgadillo-Guevara et al., 2024.
Enlace al artículo original: Delgadillo-Guevara, M., Halte, M., Erhardt, M. et al. Fluorescent tools for the standardized work in Gram-negative bacteria. J Biol Eng 18, 25 (2024). https://doi.org/10.1186/s13036-024-00420-9
Imagen destacada: Imagen generada usando Microsoft Bing
Traducido por: Victor Cardoso-Jaime
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