Miscelaneas

Buenos Aires 01 de Agosto del 2021

Two Similar Bacterial Toxins Cause Different Illnesses / Dos toxinas bacterianas similares causan diferentes enfermedades

 

Two Similar Bacterial Toxins Cause Different Illnesses


                        Mikko Taipale (assistant professor of molecular genetics - Donnelly Centre for Cellular                                                  and Biomolecular Research at the University of Toronto)
                        Roman Melnyk and Jean-Philippe Julien (senior scientists at the Hospital for Sick                                                     Children in Toronto and associate professors of biochemistry at U of T)


                                                                                                                 
Journal Cell, Jun 2020

                                                                                                 Resumido por: Carmen Leitch

 

The microbial pathogens of the world have shown us how powerful they can be, most recently proven by the current pandemic virus.
Infectious bacteria can be dangerous too and researchers have been trying to learn more about what makes them virulent.
New research has analyzed toxic molecules that bacteria can release and which bind to receptors on human cells to cause illness. The work reveals a mechanism by which pathogens develop a preference for certain organ systems.
The scientists assessed very similar bacterial toxins that cause either diarrhea or fatal toxic shock syndrome. These similar molecules are made by related bacterial pathogens:  Paeniclostridium sordellii and Clostridium difficile. The toxins result in very different illnesses by binding to different receptors. The  C. difficile toxin binds to a receptor called Frizzled. The receptor that the P. sordellii binds to was not known - until this study.
The bacterial toxins are fascinating machines of death and they find new ways to enter host tissue
Both P. sordellii and C.difficile can be found in the human gut and the female reproductive tract. Though P. sordellii infections are rare, they can happen when the bacteria get into the bloodstream and spread to other organs, and they are fatal. It is not yet known why they can live harmlessly in some people and cause deadly illness in others.
Researchers searched for the receptor that the P. sordellii toxin binds; they began by systematically eliminating genes, one by one, in human cells, and seeing which survived exposure to the toxin. The ones that did had no semaphorins, which are cell-surface proteins.
Further study confirmed that Semaphorin6A and Semaphorin6B are the receptors for the P. sordellii toxin.
The Semaphorin6A and Semaphorin6B receptors can be found in the lungs, and semaphorins are also located on nerve fiber projections. They have no structural similarity to Frizzled.
Two toxins that are so similar to each other, they use completely different receptors. It is not expect to find that. It seems that the two toxins have a very different region near their middle section, where they link up with their receptor.
The scientists identified a 15 amino acid portion that could change the binding preference from the Semaphorins to Frizzled.
Scientists were floored when they saw that the toxins shared a surface each evolved to uniquely interact with distinct cells.
The researchers were also able to stop a P. sordellii infection in a mouse model when they injected the mice with purified semaphorin fragments and the P. sordellii toxin at the same time; the fragments bound to the toxin and neutralized its effects.


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Los patógenos microbianos del mundo nos han demostrado lo poderosos que pueden ser, más recientemente probados por el virus pandémico actual.
Las bacterias infecciosas también pueden ser peligrosas, y los investigadores han estado tratando de aprender más sobre lo que las hace virulentas.
Una nueva investigación ha analizado moléculas tóxicas que las bacterias pueden liberar y que se unen a los receptores de las células humanas para causar enfermedades. El trabajo revela un mecanismo por el cual los patógenos desarrollan una preferencia por ciertos sistemas de órganos.
Los científicos evaluaron toxinas bacterianas muy similares que causan diarrea o síndrome de choque tóxico mortal. Estas moléculas similares están hechas por patógenos bacterianos relacionados: Paeniclostridium sordellii y Clostridium difficile. Las toxinas resultan en enfermedades muy diferentes mediante la unión a diferentes receptores. La toxina C. difficile se une a un receptor llamado Frizzled. El receptor al que se une el P. sordellii no se conocía hasta este estudio.
Las toxinas bacterianas son máquinas fascinantes de la muerte y encuentran nuevas formas de entrar en el tejido huésped
Tanto P. sordellii como C.difficile se pueden encontrar en el intestino humano y el tracto reproductivo femenino. Aunque las infecciones por P. sordellii son raras, pueden ocurrir cuando las bacterias entran en el torrente sanguíneo y se propagan a otros órganos, y son mortales. Aún no se sabe por qué pueden vivir inofensivamente en algunas personas y causar enfermedades mortales en otras.
Los investigadores buscaron el receptor que la toxina P. sordellii une; comenzaron eliminando sistemáticamente genes, uno por uno, en células humanas, y viendo que sobrevivieron a la exposición a la toxina. Los que sí tenían semáforos, que son proteínas de la superficie celular.
Otro estudio confirmó que Semaphorin6A y Semaphorin6B son los receptores de la toxina P. sordellii.
Los receptores Semaphorin6A y Semaphorin6B se pueden encontrar en los pulmones, y las semáforos también se encuentran en las proyecciones de fibra nerviosa. No tienen similitud estructural con Frizzled.
Dos toxinas que son tan similares entre sí, utilizan receptores completamente diferentes. No se espera encontrar eso. Parece que las dos toxinas tienen una región muy diferente cerca de su sección media, donde se unen con su receptor.
Los científicos identificaron una porción de 15 aminoácidos que podría cambiar la preferencia de unión de los Semáforos a Frizzled.
Los científicos se quedaron plantados cuando vieron que las toxinas compartían una superficie cada una evolucionando para interactuar únicamente con células distintas.
Los investigadores también fueron capaces de detener una infección P. sordellii en un modelo de ratón cuando inyectaron a los ratones fragmentos de semaforina purificados y la toxina P. sordellii al mismo tiempo; los fragmentos unidos a la toxina y neutralizaron sus efectos.