La luz azul: Factor de virulencia bacteriana

Hoy hace un año de la publicación en Science del artículo Blue-Light-Activated Histidine Kinases: Two-Component Sensors in Bacteria. El artículo probaba la asociación entre un aumento de tonalidades azules en la luz y un aumento en la virulencia de ciertas especies bacterianas. En concreto, la luz azul, activaría Histidina-Kinasas que a su vez promoverían la expresión de genes que codifican para factores de virulencia.

Entre otras bacterias, el estudio descubrió dicha asociación en Brucella Abortus y B. Melitensis, agentes etiológicos de la Brucellosis que cada año cuesta cientos de miles de dólares a las arcas de las haciendas sudamericanas y que en menor medida también afecta a los USA y los países de la Europa mediterránea (incluyendo España).

El fotosensor de la Brucella está hecho de dos componentes: una proteína llamada LOV y una proteína llamada a HK. La proteína LOV-HK funciona como otras proteínas fotosensibles; absorbe los fotones de luz azul y utiliza esa energía para crear un enlace entre sí misma y una molécula cercana de flavina (FMN). Esto activa la enzima, que entonces cataliza una reacción que puede alterar la expresión génica

Para analizar si la proteína fotosensible de B. Abortus era necesaria para la infección, el grupo creó una cepa de bacterias que carecían de LOV-HK. Cultivaron esta cepa knock-out y bacterias normales junto a células inmunes llamadas macrófagos. La B. abortus normal se replicó e infectó a los macrófagos en proporciones mucho más altas que la cepa knock-out, confirmando que las bacterias necesitan LOV-HK para que la replicación e infección sean óptimas. Éste descubrimiento además es consistente con el origen evolutivo de la Brucella (pariente cercano del Rhizobium y del Agrobacterium) que vive en la oscuridad dentro de un animal, pero requiere una mayor virulencia para infectar a un nuevo huesped cuando se expele una placenta infectada o una vaca infectada es ordeñada (lo que expone las bacterias a la luz y activando el sistema fotosensible).

En un cierto punto de su ciclo de vida, la bacteria
sale de un organismo, detecta la luz azul y se prepara
para infectar a otro organismo."

Fernando A. Goldbaum [PubMed]

En el mismo artículo se analizan los sistemas LOV-HK de Erythrobacter litoralis, una bacteria marina, y Pseudomonas syringae, que infecta una amplia gama de plantas. Sin embargo ninguna de las dos posee un sistema LOV-HK de activación tan prolongada como el de la Brucella, que puede mantenerse activo hasta dos horas después de que el ambiente se haya oscurecido. "Para darle a las bacterias el tiempo suficiente para infectar de forma exitosa a otro animal" dijo Goldbaum, jefe del Laboratorio de Inmunología Estructural y Molecular del Instituto Leloir en Buenos Aires y parte del grupo encabezado por Roberto A. Bogomolni(autor senior) y Trevor E. Swartz (primer autor) de la Universidad de California en Santa Cruz.