Un estudio revela que una proteína bacteriana puede mantener a las células humanas sanas por más tiempo

En un artículo publicado en la revista PNAS, científicos brasileños y australianos describieron una proteína con acción antioxidante secretada por la bacteria Coxiella burnetii y desconocida hasta ahora. Este hallazgo apunta caminos en el tratamiento de las enfermedades autoinmunes e incluso de cánceres

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, identificaron en colaboración con pares de Australia una proteína bacteriana capaz de mantener a las células humanas sanas durante más tiempo. Este descubrimiento puede desembocar en nuevos tratamientos contra una gran variedad de dolencias relacionadas con la disfunción mitocondrial (es decir, el mal funcionamiento de las mitocondrias, los orgánulos productores de la energía de las células), tales como el cáncer y las enfermedades autoinmunes.

En el referido estudio, publicado en la revista PNAS, los investigadores detectaron que entre las más de 130 proteínas que libera la bacteria Coxiella burnetii al invadir las células del hospedante, al menos una posee la capacidad de prolongar la longevidad celular con base en una acción directa sobre las mitocondrias.

Tras la de invasión de las células hospedantes, C. burnetii libera una proteína hasta ahora desconocida a la que los autores denominaron MceF (las siglas de mitochondrial coxiella effector F). Esta molécula interactúa con la GPX4 (glutatión peroxidasa 4), una enzima situada en las mitocondrias. De esta forma, la bacteria incentiva la supervivencia de las células en las cuales se encuentra hospedada, ya que MceF mejora la función mitocondrial al promover un efecto antioxidante y retrasar el daño y la muerte celular, que puede ocurrir cuando los patógenos se replican en el interior de las células de los mamíferos.

“La bacteria C. burnetii se vale de diversas estrategias para que las células invadidas no se mueran. De este modo es como logra replicarse dentro de ellas. Una de estas estrategias es la modulación de la proteína GPX4 a través de la MceF, el mecanismo que hemos descubierto en el marco de este trabajo. La reubicación de estas proteínas en las mitocondrias celulares permite que las células de los mamíferos vivan durante más tiempo aun estando infectadas y con una carga bacteriana muy alta”, explica Dario Zamboni, docente de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la USP (FMRP-USP) y uno de los autores corresponsales del artículo.

El estudio se llevó a cabo en el ámbito del Centro de Investigaciones en Enfermedades Inflamatorias (CRID) –un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP–, en colaboración con la profesora Hayley Newton, de la Universidad Monash, en Australia. Y la investigación también contó con financiación en el marco de un proyecto coordinado por Zamboni.

“Básicamente, descubrimos una estrategia que la C. burnetii emplea para mantener a las células sanas durante más tiempo mientras se replica intensamente. Observamos que la bacteria reorienta –a través de la acción de la proteína MceF– a la enzima de las propias células hospedantes [GPX4] hacia las mitocondrias, de manera tal de actuar como un potente antioxidante en las células infectadas, lo que impide el envejecimiento de los componentes celulares”, explica Robson Kriiger Loterio, autor principal del estudio, que es fruto de su doctorado. 

Una bióloga celular nata

La bacteria C. burnetii es la causante de la llamada fiebre Q, una zoonosis relativamente común, aunque poco diagnosticada. La bacteria provoca una neumonía atípica en humanos, además de coxiellosis en diversos animales. Zamboni explica que este patógeno se encuentra altamente adaptado para infectar a los macrófagos y a los monocitos (los glóbulos blancos que actúan en la primera línea de la respuesta inmunitaria), inhibiendo una serie de respuestas del hospedante contra la infección.

“El interés en estudiar más a fondo a esta bacteria reside precisamente en el hecho de que subvierte las funciones de las células. A diferencia de otras bacterias, que causan enfermedades únicamente cuando ya se encuentran presentes en grandes cantidades en los individuos, una sola C. burnetii es suficiente como para hacer que se enferme una persona sana. Y es entonces cuando actúa de manera eficiente en la modulación de las células invadidas. Bromeamos diciendo que es una bióloga celular nata, capaz de modularlo todo en las células hospedantes”, comenta Zamboni.

Otro aspecto interesante de la C. burnetii, de acuerdo con el investigador, consiste en que permanece alrededor de una semana replicándose dentro de las células. A modo de comparación, la Salmonella (causante de intoxicaciones alimentarias graves) provoca la muerte de las células hospedantes en menos de 24 horas.

“Su observación [de las Coxiellas] constituye una excelente manera de aprender acerca del funcionamiento celular. En el caso de este estudio, esto nos ayudó a entender de qué modo mejorar disfunciones mitocondriales y nos suministró insights sobre la muerte programada de las células humanas”, afirma el investigador.

En ese trabajo, los científicos analizaron la capacidad de la bacteria para subvertir a los macrófagos y actuar directamente en las mitocondrias celulares basándose en estudios in vitro e in vivo, y utilizando larvas de una especie de polilla llamada Galleria mellonella. En esa primera etapa del estudio, investigaran más de 80 proteínas nuevas de Coxiella que exhiben potencial para interactuar con las células hospedantes y subvertir su funcionamiento. “Enfocamos nuestra investigación en la MceF pues esta actúa directamente en las mitocondrias, orgánulos sumamente importantes en la regulación del proceso de muerte celular”, explica Zamboni.

El grupo pretende ahora trabajar en dos nuevos frentes: la profundización de la comprensión referente a las otras proteínas de interés y la realización de nuevos estudios bioquímicos con miras a entender de qué manera influye la MceF sobre la proteína celular GPX4.

“Lo lindo de este trabajo es que, con base en estudios con una bacteria, podemos aprender más sobre señalización, muerte celular y nuevos modos de revertir la disfunción mitocondrial. No es necesario inventar una nueva técnica: el proceso transcurre durante la interacción entre esas bacterias con las células”, dice.

Puede leerse el artículo intitulado “Coxiella co-opts the Glutathione Peroxidase 4 to protect the host cell from oxidative stress–induced cell death” en el siguiente enlace: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2308752120.