El estudio, liderado por el investigador del Área de Microbiología de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla Fernando Govantes, se publicó recientemente en la revista ‘Environmental Microbiology’, según informó este jueves la Delegación del CSIC en Andalucía y Extremadura.

Para sobrevivir, algunas bacterias se desplazan y colonizan nuevos lugares, ya sea en el medio ambiente o infectando a otros seres vivos, o bien escapan de ambientes hostiles, como consecuencia de la presencia de un compuesto tóxico.

De este modo, el desplazamiento se convierte en una condición esencial para la supervivencia de determinadas bacterias, para lo que necesitan disponer de una estructura imprescindible, el flagelo, “una perfecta y pequeña máquina molecular compuesta de varias partes que interactúan y contribuyen a la función básica, donde eliminar alguna de ellas interrumpiría las funciones de ese sistema”, según el CSIC.

El flagelo bacteriano, continuó el CSIC, es “la maquina más pequeña que existe, un dispositivo diminuto capaz de convertir una corriente eléctrica (de protones) en rotación, y permite propulsar a las bacterias a la mayor velocidad en relación a su tamaño registrada en un ser vivo: hasta 100 veces su longitud por segundo”.

Su forma es similar a la hélice de un barco, estando formado por un motor que proporciona energía para la rotación, un interruptor que cambia el sentido de giro, el eje de giro que conecta el motor con el filamento y el propio filamento, un apéndice proteico que sobresale de la célula y que funciona como las palas de la hélice.

El flagelo está compuesto por más de 30 proteínas diferentes que se autoensamblan de manera secuencia como piezas de las máquinas. Del mismo modo, los genes que contienen las instrucciones en el ADN para fabricarlas han de expresarse en un orden determinado, conocido como “cascada flagelar”.

En ese sentido, Fernando Govantes subrayó que “llevamos más de una década investigando la movilidad bacteriana utilizando como organismo modelo Pseudomonas putida, una bacteria de gran interés en biotecnología ambiental y agricultura, ya que se asocia a las raíces de las plantas y promueve su crecimiento, a la vez que las protege de posibles patógenos”.

Este organismo tiene un penacho de entre 5 y 7 flagelos en un único polo de la célula que utiliza para desplazarse. En esta bacteria, las instrucciones para fabricar las piezas del flagelo se encuentran agrupadas juntas en el genoma, como si fueran un manual.

Así pues, el equipo investigador ha combinado por primera vez datos de secuenciación, análisis computacionales de la conservación y organización de los genes flagelares entre distintas especies de Pseudomonas y trabajo experimental para explicar de manera realista en qué orden se ejecutan todas estas instrucciones para construir los flagelos bacterianos.

El “modelo simplista” que la comunidad científica asumía hasta ahora se basaba en que los genes flagelares se expresan por grupos muy definidos en 3 o 4 oleadas de manera secuencial, los conocidos como “saltos de la cascada”.

Sin embargo, el modelo planteado por el estudio, apuntó Fernando Govantes, pone de manifiesto que “no sólo existen estos saltos en la cascada, sino que nos encontramos con un segundo nivel de regulación superpuesto: proteínas que ordenan la construcción de las últimas piezas de la máquina también ordenan que se fabriquen más piezas de las iniciales”.

Añadió que “cuando se escriben las instrucciones para hacer el filamento, se escriben a la vez las que hacen que la célula vuelva a iniciar la síntesis del flagelo desde el principio”.

En contraposición, el equipo de investigación también ha encontrado otras proteínas que se expresan a la vez que las del núcleo del flagelo, y que impiden la fabricación de más piezas iniciales. Estos bucles facilitan la interrupción de la fabricación de componentes flagelares ya ensamblados, y también la reiniciación de la síntesis de nuevos flagelos para las “células hijas” cuando se acerca la división celular.

“La gran conservación entre diferentes especies bacterianas sobre cómo se organizan estos bloques de instrucciones en el genoma y las secuencias de ADN que reconocen las proteínas que las ejecutan nos indica que esta nueva forma de concebir la cascada flagelar se aplica, como mínimo, al resto de especies de Pseudomonas que habitan en suelos y sobre las superficies de las plantas”, concluyó Fernando Govantes.