HONGOS Y MICROBIOS DE PLANTAS PODRIAN INFECTAR A LOS HUMANOS Y ANIMALES A TRAVES DE UN MECANISMO RECIEN DESCUBIERTO

22 julio 2010. Un estudio publicado en el número 23 de julio de Cell identifica el mecanismo utilizado por varios tipos de microbios virulentos para infectar a las plantas y causar plagas devastadoras. Los microbios que usan este mecanismo de infección son hongos que son causantes de epidemias en la actualidad de la roya del trigo en África y Asia, y una clase de algas parasitarias, llamadas oomicetos, que generaron la plaga de la patata irlandesa del siglo 19. Estos microbios siguen siendo un flagelo de hoy para la agrícultura.

Los investigadores también encontraron evidencias que sugieren que los hongos y Oomycetes podría infectar a los humanos y animales a través del mismo mecanismo recién descubierto, que se utiliza para infectar a las plantas.  Las enfermedades humanas causadas por hongos incluyen la fiebre del valle y las infecciones comunes a varios pacientes con SIDA. Además, en ambientes de agua, los oomicetos causan enfermedades destructivas en las personas y animales. Por ejemplo, atacan a las piernas, los ojos y el cerebro de los productores de arroz en el sudeste asiático, y destruyen el desove del salmón.

“Nuestros hallazgos sugieren amplias nuevas estrategias para la lucha contra las enfermedades más perjudiciales de los cultivos alimentarios del mundo más importantes, como trigo, arroz, maíz y patatas , así como varias enfermedades humanas desagradable “, dijo Brett Tyler, del Instituto de Virginia de Bioinformática de Virginia Polytechnic Institute, Blacksburg, Virginia – el líder del estudio.

El mecanismo de infección

De acuerdo con el estudio del equipo de Tyler – que fue financiado por la National Science Foundation y el Departamento Federal de Agricultura del Instituto Nacional de la Agricultura y la Alimentación – una vez que un hongo o un oomiceto entra en contacto con un host, puede iniciar una infección secretando una proteína especial , llamada un efector, en los espacios entre las células del huésped. ( Vea la ilustración. ) Cada efector de hongos y oomiceto consiste en una larga cadena de aminoácidos. La mayor parte de esta cadena está diseñado para deshabilitar el sistema inmune de una célula huésped . Sin embargo , un pequeño tramo del mismo, que contiene cuatro aminoácidos en particular, se une a un tipo específico de lípidos, lo que es una molécula lipídica similar a la grasa que forma parte de la membrana que rodea la célula huésped.

Después de que el efector se secreta, su sección de unión concede a la unión de lípidos en la superficie de una célula huésped, como la balsa lipídica  se muestra en la ilustración. Al igual que una llave que abre una puerta cerrada a un invasor, la conexión resultante del efector lipídico abre la célula huésped para el efector invasor. Una vez desbloqueado , la célula se extiende a engullir y absorber el efector . (Este proceso se llama endocitosis.)

Después de entrar en la célula huésped , la invasión de efectores desactiva el sistema inmune de la célula huésped mediante la destrucción o la interferencia de los componentes clave del mecanismo de su sistema inmunológico . Sin la contención del sistema dañado inmune del huésped , el hongo o el oomiceto infecta y es libre de propagación incontrolada hacia todo los tejidos del huésped.

¿Qué tiene de sorprendente?

Anteriormente se sabía que algunas bacterias, hongos y Oomycetes infectan las plantas por el deslizamiento de los efectores que desactivar el sistema inmunológico en las células vegetales. Pero sólo el mecanismo utilizado por las bacterias para insertar sus efectores en la célula huésped había sido previamente identificados: las bacterias puncionan las membrana de la célula huésped y luego inyectan sus efectores en la membrana de la célula huésped con una estructura en forma de aguja. Por el contrario, el mecanismo utilizado por los hongos y Oomycetes – ninguno de los cuales tienen un aparato de inyección – para deslizar sus efectores en células vegetales no habían sido previamente identificado.

Además, la unión de lípidos utilizado por los efectores de hongos y Oomycetes nunca antes se había detectado en la superficie celular (aunque había sido detectada dentro de las células ) . Así que el descubrimiento del equipo de Tyler de la presencia de este lípido vinculante en la superficie celular y la capacidad de los efectores microbianos utilizados para invadir las células fueron sorprendentes. También fueron sorprendentes los siguientes aspectos:

  • La novedad y la simplicidad del mecanismo utilizado por los hongos y Oomycetes para insertar sus efectores en la célula huésped .
  • El descubrimiento de que los hongos y Oomycetes utilizar el mismo mecanismo de enlace para introducir efectores en células vegetales , aunque estas dos clases de microbios son evolutivamente distintos entre sí .
  • La presencia de una abundancia de los lípidos vinculantes para las superficies de las células vegetales, las células animales, y algunas células humanas. Este descubrimiento sugiere que los efectores de hongos y oomicetos  también podrían entrar en las células animales y humanas a través del mismo método recién descubierto que utilizan para entrar en las plantas. También sugiere que este fenómeno puede, de hecho, ser un mecanismo de ataque común a las enfermedades fúngicas y oomiceto de plantas, animales y seres humanos.

Implicaciones para futuras terapias

Los hallazgos del equipo de Tyler también ha demostrado que es posible bloquear los hongos y los efectores oomicetos para que no entren en las células de acogida, evitando su fijación a los lípidos vinculante. Este hallazgo abre nuevas vías potenciales para el desarrollo de terapias para combatir las enfermedades causadas por hongos y Oomycetes .

El equipo de Tyler Christopher Lawrence incluido el Instituto de Bioinformática de Virginia en el Virginia Polytechnic Institute, Daniel Capelluto del Instituto Politécnico de Virginia, y Weixing Shan del noroeste de China y la Universidad Agrícola Forestal . Además, el autor principal del artículo fue Shiv Kal – estudiante de posgrado de Tyler , que contó con el apoyo , mientras que la realización de esta investigación por una beca predoctoral de la Fundación Nacional de Ciencias . Kale comentó: “Este es un gran ejemplo de investigación interdisciplinaria, reuniendo a investigadores de todo el mundo con experiencia en oomicetos, hongos, enfermedades humanas y la química de lípidos. ”

Fuente: Comunicado de prensa de la NSF.

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