Las piezas accesorias de la máquina que arma la membrana de E. coli tienen funciones propias, según un cribado genético en laboratorio

Qué se hizo

Las bacterias gramnegativas, como Escherichia coli, tienen dos membranas. La externa es su escudo frente a muchos antibióticos, y para armarla necesitan colocar en ella cientos de proteínas con forma de barril. Esa tarea la hace el complejo Bam (de β-barrel assembly machine, máquina de ensamblaje de barriles beta). Tiene dos piezas imprescindibles, BamA y BamD, y tres accesorias, BamB, BamC y BamE. Antes de llegar a él, las proteínas cruzan el espacio entre ambas membranas escoltadas por tres chaperonas (proteínas que sujetan a otra recién fabricada para que no se pegue ni se pliegue mal; no le dan la forma final, solo la protegen hasta que llega a su destino): SurA, Skp y DegP (esta última, además, es una proteasa que destruye las proteínas mal plegadas).

Las accesorias y las chaperonas se pueden quitar sin que la bacteria muera, y por eso no se sabía bien para qué sirve cada una. Un equipo del Reino Unido, Polonia, Australia y Arabia Saudita tomó *seis cepas de laboratorio de E. coli***, cada una sin uno de esos seis genes, y las estudió de tres maneras:

• las hizo crecer frente a decenas de antibióticos y otros estreses, midiendo el tamaño de las colonias;
• buscó qué otros genes se vuelven imprescindibles cuando falta cada uno, con TraDIS (secuenciación de los sitios de inserción de transposones: se rompen al azar genes de un millón de bacterias con un fragmento de ADN saltarín, se dejan crecer juntas y se lee dónde quedaron los cortes; los genes sin cortes en las supervivientes son los que la bacteria no puede perder);
• comparó cuántas de estas proteínas conservan otras bacterias gramnegativas.

Lo que se busca con la segunda técnica es la letalidad sintética (situación en la que perder un gen solo no mata a la célula, perder otro solo tampoco, pero perder los dos a la vez sí, porque cada uno cubría una función que el otro sostenía).

Qué encontraron

• Las cepas no se comportan igual: cada una tiene un perfil propio de sensibilidades. Las que más sufren son las que no tienen SurA o BamB, que se parecen entre sí y son muy sensibles a la vancomicina y la bacitracina, dos antibióticos demasiado grandes para cruzar una membrana externa sana.
• Aparecieron cientos de candidatos a letalidad sintética, muchos exclusivos de una sola cepa. La mayoría no se confirmó uno por uno: los autores los ofrecen como lista para futuras investigaciones.

Tres hallazgos se estudiaron más a fondo:

1. La forma del lipopolisacárido. El LPS (lipopolisacárido, la molécula que forma la capa más externa de la membrana externa; su núcleo lleva unos azúcares llamados heptosas que la ayudan a mantenerse compacta) necesita sus heptosas cuando faltan BamB, SurA o DegP. Al quitar genes que acortan ese núcleo, la membrana se volvió más fluida (con los lípidos más libres para moverse; una membrana demasiado laxa sostiene peor a la máquina Bam mientras inserta proteínas) y la actividad de Bam cayó al menos un 40 % frente a la cepa original, con un efecto escalonado: cuanto más corto el núcleo, más fluidez y menos actividad.

2. Un azúcar que suple a una chaperona. Sin SurA, todos los genes del ECA (antígeno común de las enterobacterias, un azúcar de tres unidades que repiten casi todas las bacterias de esta familia y cuya función todavía no se conoce bien) pasaron a ser imprescindibles.

Las dos formas de superficie no resultaron necesarias sin SurA, así que los autores proponen que la imprescindible es la cíclica, aunque eso se deduce de forma indirecta.

3. La pared de peptidoglucano. Sin BamB, BamC o BamE, la bacteria necesita el DAP (diaminopimelato, un aminoácido que sirve de puente entre las cadenas del peptidoglucano; sin él la pared tiene menos enlaces cruzados y aguanta peor la presión) que fabrica la enzima DapF. Se comprobó con dobles mutantes: sin DAP añadido al medio, no sobrevivieron. El azúcar sacarosa, que protege de la presión osmótica, rescató a la cepa que solo carecía de DapF, pero no a las dobles, lo que sugiere que no es solo un problema de pared débil. Así BamC, una pieza cuya ausencia casi no se notaba, gana un fenotipo claro.

Qué significa y qué no

Las piezas «de sobra» de la máquina que construye la membrana externa de *E. coli* no son intercambiables: cada una se apoya en procesos distintos de la envoltura bacteriana.

Esto interesa porque el complejo Bam es una diana en estudio para antibióticos nuevos contra gramnegativas, y conocer de qué depende cada pieza ayuda a pensar combinaciones.

En la cepa sin BamE, parte del efecto parecía deberse a que la deleción alteró un gen vecino imprescindible, y los propios autores lo tuvieron que desenredar: un recordatorio de que estas pantallas genéticas dan pistas, no conclusiones cerradas.