Nueva herramienta para traducir las comunicaciones entre el microbioma y el cuerpo
El flujo de trabajo MicrobioLink. Crédito: Celdas 2020, 9(5), 1278; https://doi.org/10.3390/cells9051278
Una nueva herramienta desarrollada por científicos del Instituto Quadram y el Instituto Earlham está ayudando a traducir la compleja comunicación entre el microbioma y el cuerpo. La herramienta será valiosa para los investigadores que intentan comprender la influencia de los microbios en la salud, los cambios que conducen a la enfermedad y apuntan a posibles objetivos farmacológicos.
El microbioma intestinal humano tiene funciones importantes para mantenernos saludables. Es vital para obtener los nutrientes de los alimentos, y cada vez es más evidente que desempeña un papel en diferentes enfermedades crónicas, terminales y relacionadas con el estilo de vida. Los cambios en la composición del microbioma se han asociado con la diabetes tipo 2, la obesidad y la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), pero no está claro cómo esos cambios provocan la aparición de diferentes afecciones o si, en cambio, son un síntoma.
Para comenzar a desentrañar los mecanismos, los investigadores se han centrado en la comunicación entre los microbios y sus organismos anfitriones, incluidos los humanos. Los microbios liberan una variedad de metabolitos, proteínas y moléculas de ARN que les permiten comunicarse con otras proteínas del organismo huésped. Esto puede provocar una respuesta de las redes del huésped que active o desactive los genes del huésped que modulan varios procesos.
Traducir estas comunicaciones entre reinos entre las proteínas microbianas y del huésped es vital si queremos comprender los procesos que afectan tanto a la salud como a la enfermedad. Estos estudios de comunicación entre reinos se han realizado para algunas bacterias, principalmente especies patógenas que desencadenan enfermedades específicas. Pero el microbioma puede contener miles de especies diferentes, todas potencialmente comunicándose con una serie de diferentes proteínas del huésped, vinculadas a muchas vías de señalización y procesos fisiológicos diferentes.
Para controlar estas comunicaciones complejas, el Dr. Tamas Korcsmaros y el Dr. Padhmanand Sudhakar del Instituto Quadram y el Instituto Earlham y sus colegas desarrollaron una tubería computacional integrada llamada MicrobioLink. Publicado en la revista Cells, MicrobioLink conecta las proteínas microbianas con las proteínas del huésped con las que es probable que interactúen y luego infiere cómo estas interacciones influyen en los procesos celulares del huésped.
Los investigadores pueden usar Microbiolink para probar un conjunto de proteínas , que por ejemplo podrían ser las proteínas secretadas por toda una comunidad microbiana, frente a una lista relevante de proteínas huésped de datos experimentales o bases de datos existentes. Luego, la tubería predice las interacciones entre las proteínas microbianas y del huésped en función de sus respectivas características moleculares, como dominios y motivos. Las interacciones proteína-proteína representan canales de comunicación potencialmente interesantes entre las bacterias y el huésped.
El poder de Microbiolink viene en el siguiente paso que utiliza un principio, denominado difusión, en la ciencia de redes para rastrear los efectos de las interacciones entre las proteínas microbianas y del huésped en otros procesos del huésped aguas abajo. Esto utiliza bases de datos existentes de interacciones moleculares validadas para seguir las señales de las proteínas del huésped (que se prevé que se unirán y, por lo tanto, se modificarán por las proteínas microbianas) a través de otros genes o proteínas objetivo en el huésped. Con el filtrado apropiado, esto puede identificar nodos clave en redes y genes o proteínas específicos en el huésped que se ven afectados por la comunicación original entre los microbios y el huésped.
Para probar la tubería, el equipo de investigación llevó a cabo un estudio de caso utilizando un compendio de proteínas bacterianas que se encuentran solo en pacientes con enfermedad de Crohn y otro conjunto de proteínas que se encuentran solo en personas sanas. Usaron MicrobioLink para comparar cómo los diferentes conjuntos de proteínas afectaban la autofagia, que es un proceso celular importante que se sabe que está desregulado en la enfermedad de Crohn. Esto reveló una red con rutas de señalización claramente separadas exclusivas de la enfermedad y los contextos saludables y, en última instancia, que influyen en la expresión de los genes de autofagia.
Estos hallazgos deberían confirmarse experimentalmente, pero apuntan hacia un mecanismo potencial que vincula el microbioma y la enfermedad de Crohn. El estudio de caso también demuestra el potencial de esta tubería computacional integrada para traducir las comunicaciones entre los microbios y el huésped para que podamos comenzar a comprender sus efectos en el cuerpo y sus implicaciones en la salud y la enfermedad.
Además de estudiar la influencia del microbioma en otras enfermedades, MicrobioLink también podría usarse para descubrir los efectos beneficiosos en el huésped de bacterias probióticas o comunidades de bacterias, y no solo en humanos.
Más inmediatamente, el equipo está buscando aplicar MicrobioLink para comprender los efectos del virus SARS-CoV-2 detrás de la pandemia de COVID-19.
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El nuevo método captura las primeras interacciones virales-proteínas del huésped Más información: Tahila Andrighetti et al. MicrobioLink: una canalización computacional integrada para inferir los efectos funcionales de las interacciones MicrobiomeHost, Cells (2020). DOI: 10.3390/cells9051278 Proporcionado por Quadram Institute Cita: Nueva herramienta para traducir las comunicaciones entre el microbioma y el cuerpo (22 de mayo de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/ 2020-05-tool-microbiome-body.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.