Desde la Estación Experimental el Zaidín, en Granada; y la Universidad de Roma La Sapienza confirman que la L-arginina estimula la formación de comunidades bacterianas, y ha evaluado el uso de esta molécula presente en todos los seres vivos para evitar el desarrollo de las mismas.
Se trata de uno de los 20 aminoácidos que componen las proteínas, como señala el estudio realizado por el organismo granadino perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
La Fundación Descubre de la Junta de Andalucía ha señalado en una nota de prensa recogida por Europa Press, que el mecanismo puede aplicarse en un doble sentido en algunos tipos de bacterias.
Por ejemplo, y como apuntan desde el estudio, algunas especies de estos microorganismos son las causantes de infecciones recurrentes o crónicas en humanos, como en la fibrosis quística.
Por otro lado, como rezan los científicos encargados, otras variantes de las bacterias son beneficiosas en plantas al favorecer su crecimiento. Así, los resultados del estudio podrían servir para el desarrollo de aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.
La investigación detalla que la mayoría de las bacterias estudiadas son capaces de colonizar superficies sólidas formando un biofilm en el que las células quedan, según destacan los expertos en la nota de prensa, «embebidas dentro de una matriz que las conecta y les permite hacerse más fuertes ante cualquier necesidad o adversidad».
Así, comparten nutrientes, se multiplican, generan defensas comunes frente a cualquier amenaza que provenga del exterior y se transfieren genes, como los de ciertas resistencias a antibióticos.
Que estos microorganismos formen biopelículas y colonicen otros seres vivos puede ser beneficioso o perjudicial según qué casos. Si se buscan relaciones simbióticas con plantas, el objetivo es que creen esas comunidades. Si se trata de combatir enfermedades, el fin será «evitar su formación».
Para conocer el comportamiento de estas comunidades, uno de los aspectos clave es la investigación sobre las señales químicas que influyen en la formación de biofilms y que pueden «estimular a estos microorganismos para colonizar a otros seres vivos».
Así, en el artículo ‘Nutrient Sensing and Biofilm Modulation: The Example of L-arginine in Pseudomonas’, publicado en la revista científico International Journal of Molecular Sciences, los autores desarrollan un completo mapa sobre cómo actúa la L-arginina y qué reacciones provoca en estas bacterias.
Este aminoácido es, en principio, una molécula que no presenta ninguna característica especial y está presente en todos los organismos. Conocer más profundamente su participación en la creación de biofilms contribuye al desarrollo de técnicas que la inhiban si el objetivo es que no se unan o fomentarla si el fin es «favorecer la unión bacteriana».
De ese modo, puede convertirse en uno de los compuestos diana para el desarrollo de nuevas aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. «Conocer qué proteínas se activan en los microorganismos ante la presencia de la señal química de la L-arginina propiciará el diseño de nuevos métodos para controlar el desarrollo de comunidades bacterianas«, ha indicado el investigador del CSIC Manuel Espinosa, autor del artículo.
Conocer cuáles son los compuestos que contribuyen a desarrollar o reducir los biofilms y cómo es el proceso por el que las bacterias responden ante ellos ayuda por un lado, a la eliminación de microorganismos infecciosos, pero también, por otro, a su proliferación cuando éstos son beneficiosos.
Así, las Pseudomonas estudiadas en el trabajo incluyen ambas. Por un lado, la especie P. putida, que estimula el crecimiento de las plantas y ayuda a su defensa contra otros microbios y, por otro, P. aeruginosa, un patógeno oportunista responsable entre otras enfermedades, de infecciones hospitalarias o infecciones crónicas en pacientes de fibrosis quística.
Los investigadores han recopilado la información disponible sobre la ruta metabólica de la L-arginina en Pseudomonas, presentando las sustancias más relevantes que se liberan y las diferentes categorías metabólicas.
Estas bacterias pueden utilizar este compuesto como fuente de energía, por lo que este aminoácido podría indicar a los microorganismos que se encuentran en un ambiente favorable para ser colonizado.
El siguiente paso es conocer cuál es la proteína exacta que detecta y responde a la presencia de la L-arginina y conduce a las bacterias a la colonización y la formación de las biopelículas. Esto propiciaría el desarrollo de nuevas herramientas que estimulen o inhiban su activación en presencia de este aminoácido.
Así, en el caso de estimular la señal, se provocaría el aumento de la colonización en plantas para mejorar su crecimiento y resistencia ante ciertas plagas y enfermedades, en el caso de P. putida.
«En el caso contrario, se podría impedir la respuesta de la bacteria para acabar con la recurrencia en otras dolencias infecciosas provocadas por P. aeruginosa y diseñar nuevas terapias para su tratamiento», ha añadido el investigador.
Además, estas Pseudomonas suponen un instrumento muy útil para el tratamiento de desechos en procesos de degradación y remediación de suelos contaminados. Los estudios se han financiado mediante los proyectos ‘Biofilms y colonización de plantas por bacterias beneficiosas y patógenas: señales ambientales y metabólicas, regulación por c-di-GMP y relevancia en protección vegetal’ del Ministerio de Ciencia e Innovación, fondos Feder y la Universidad de Roma.
Además, la colaboración internacional ha sido posible en el marco del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, a través del MOlecular-Scale Biophysics Research Infrastructure.
