Estas bacterias, del género Leptospira, causan la leptospirosis, una enfermedad que afecta a humanos y animales (perros, vacas, caballos, entre otros), y para la cual no existen hoy vacunas eficaces. Son primas cercanas de otros patógenos como Treponema pallidum, causante de la sífilis —enfermedad de transmisión sexual que tampoco cuenta con una vacuna eficaz disponible. Juntas integran el grupo de las espiroquetas, bacterias de cuerpo espiralado, como un sacacorchos.
Motores diminutos, velocidades extraordinarias
Muchas bacterias se desplazan gracias a flagelos, apéndices largos y delgados formados por miles de copias de una misma proteína, que giran como la hélice de un motor. Algunas alcanzan velocidades sorprendentes: llevadas a escala humana, equivaldrían a nadar 10 o 15 veces más rápido que un nadador olímpico.
En Leptospira ocurre algo distinto: sus flagelos están alojados en el interior de la célula, entre la membrana externa y el cuerpo bacteriano, por lo que se los llama endoflagelos. Aun así, rotan, y esa rotación es esencial para que la bacteria nade eficientemente y logre infectar.
Un sistema más complejo de lo esperado
El trabajo del Laboratorio de Microbiología Molecular y Estructural del IP Montevideo, publicado en Nature Communications, describe por primera vez y con detalle atómico cómo está construido el filamento del endoflagelo de Leptospira.
Usando microscopía electrónica de alta resolución (crio-microscopía electrónica), el equipo observó que el filamento no está hecho de una sola proteína repetida miles de veces, como en la mayoría de las bacterias, sino de muchas proteínas diferentes. La proteína flagelar típica sigue presente, pero forma solo el núcleo central, envuelto por completo por una docena de proteínas distintas dispuestas de manera muy precisa alrededor, como un guante que recubre la mano. Para poder resolver este auténtico rompecabezas aprovecharon la posibilidad de utilizar otras técnicas importantes, para medir proteínas y ver si están cerca de otras vecinas, y para modificar la información genética de las bacterias y averiguar funciones moleculares.
La arquitectura del filamento define cómo nada la bacteria
Uno de los hallazgos centrales es que las proteínas del núcleo «eligen» a sus compañeras de la vaina que las rodea. Leptospira puede construir distintos tipos de núcleo, porque cuenta con cuatro variantes de la proteína flagelar (flagelinas), y ese diálogo entre núcleo y vaina determina la curvatura del filamento.
El equipo demostró que las especies patógenas (las que causan leptospirosis) tienen filamentos menos curvos que los de las especies de vida libre, no patógenas. Y esa diferencia no es menor: gracias a su menor curvatura, las patógenas nadan mucho mejor en ambientes viscosos, como los que deben atravesar dentro de un organismo infectado.
Para comprobarlo, modificaron genéticamente a Leptospira interrogans (especie patógena) para que el núcleo de su filamento se formara con la flagelina típica de una especie no patógena. El cambio hizo que la vaina se reorganizara y que el filamento se volviera más curvo. Como consecuencia, si bien estas bacterias modificadas crecieron normalmente, perdieron por completo su capacidad infectiva: ya no lograban nadar eficazmente en medios viscosos ni podían atravesar tejidos.
Hacia nuevas estrategias de prevención
Más allá de revelar un mecanismo de movimiento único entre las bacterias, comprender cómo está construido este sistema —que es esencial para la infección— abre la puerta a identificar blancos moleculares para el desarrollo de vacunas contra la leptospirosis, y quizás, en el futuro, contra otras enfermedades causadas por espiroquetas.
Esta investigación fue liderada por Fabiana San Martín (cuya tesis doctoral en PEDECIBA se enfocó en estos estudios), junto con Sonia Mondino, Nicole Larrieux, Felipe Trajtenberg, Alejandro Buschiazzo, Azalia Rodríguez y Rosario Durán, del IP Montevideo, en colaboración con científicos y científicas de Estados Unidos y Francia.
