ENTREVISTA A LA DRA. ROSALBA LAGOS: “EL INTERESANTE MUNDO DE LAS BACTERIOCINAS”
Horas después de dar su discurso de incorporación como miembro correspondiente de la Academia Chilena de Ciencias, la Doctora Rosalba Lagos Mónaco nos recibió en su laboratorio ubicado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, para conversar acerca de este importante reconocimiento, así como también del estado actual de la ciencia en Chile y de la interesante investigación que compete a su laboratorio.
Ciencia:
Muchos de los conocimientos científicos actuales basan sus preceptos en la investigación acabada de los distintos microorganismos existentes en el planeta y el universo. La mayoría de las investigaciones relacionadas a este aspecto del conocimiento humano se ha desarrollado de manera satisfactoria, sin embargo, los científicos año tras año se siguen sorprendiendo con las múltiples capacidades de estos seres microscópicos verdaderamente alucinantes.
Una especie microscópica muy conocida son las bacterias; organismos unicelulares más arcaicos que las células eucariontes. Estas poseen en su mayoría un único cromosoma y carecen de membrana nuclear. En algunos casos las bacterias presentan flagelos que les ayudan a mejorar su desplazamiento en el medio por el cual transitan.
Ahora bien, estos organismos son el resultado de una larga evolución al igual que la mayoría de las especies, sean o no microscópicas. Conforme a ello, han generado diversas capacidades, muchas de ellas estudiadas y otras aun ocultas en un baúl de secretos.
Buenos modelos de estudio:
Se elige frecuentemente a bacterias como material de análisis para los estudios científicos, principalmente porque a partir de una se da origen a enormes poblaciones (colonias), cuyo estudio evidencia la aparición constante de organismos que tienen propiedades nuevas.
Por otro lado, las bacterias se dividen en dos grandes categorías de clasificación, las que pertenecen al grupo de las Gram positivas (en tinción Gram: retienen el color morado del cristal violeta) y las bacterias Gram negativas (en tinción Gram: quedan decoloradas y teñidas de rosado pálido con un colorante de contraste).
Las del primer grupo se componen de una pared gruesa de peptidoglucano, el cual es un exoesqueleto cuya función consiste en darle consistencia, forma y mayor capacidad de supervivencia a la bacteria; además existe la membrana citoplasmática. Al contrario de las bacterias Gram positivas, las Gram negativas poseen una envoltura un tanto más compleja formada por una membrana citoplasmática o también llamada membrana interna, una pared de peptidoglucano (más delgada que las Gram positivas) y además una membrana externa.
El laboratorio de la Dra. Lagos centra su investigación en el antibacteriano microcina E492, dilucidando varios aspectos relacionados al mecanismo y producción génica, implicados en la actividad de este antibacteriano que sirve de base para el diseño de antibióticos de nueva generación. Otro aspecto de su investigación implica el estudio de las fibras amiloides bacterianas formada por la microcina E492 y las propiedades toxicas de sus precursores.
La Dra. Rosalba Lagos, es Licenciada en Ciencias con mención en Biología de la Universidad de Chile y en 1985 obtuvo el grado de Doctor en Ciencias con mención en Biología, Universidad de Chile; su Tesis de Doctoral se enfocó en el estudio de los virus bacterianos P2 y P4, en el Departamento de Microbiología y Genética Molecular de Harvard Medical School.
Entre sus logros académicos está haber fundado en 1987, junto a otros profesores, el Doctorado conjunto en Microbiología de la Universidad de Chile y la Universidad de Santiago de Chile, y además recientemente, el Doctorado en Biotecnología Molecular de la Universidad de Chile. Actualmente es miembro del Comité Académico de ambos programas de Postgrado. También participó en la creación de la carrera de Ingeniería en Biotecnología Molecular de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile.
Destaca entre sus cargos de administración académica el ser en este momento Directora de la Escuela de Postgrado de la Facultad de Ciencias y haber sido directora del Departamento de Biología de dicha Facultad. Fue Presidenta de la Comisión de Membresía de la Sociedad de Biología y también de la Sociedad de Microbiología de Chile y Presidenta de la Sociedad de Biología de Chile por el período 2013-2014.
Participa como Editora Asociada en la prestigiosa revista científica “Biological Research”, fue miembro del comité editorial de la Revista Latinoamericana de Microbiología, y también de Anales de Microbiología. En Agosto de 2014 fue elegida Vice-Chair de la División “Bacterial and Applied Microbiology” (BAM), de la International Union of Microbiological Societies (IUMS) por el período 2014-2017. Presidirá esta División en el período 2017-2020. Recientemente fue elegida miembro correspondiente de la Academia Chilena de Ciencias.
Entrevista:
Situación actual de la ciencia en Chile:
La ciencia en Chile ha tenido un lento proceso de reconocimiento e incentivo, si bien durante los últimos años se ha situado en un sitial más preponderante, falta aun dar el énfasis necesario. ¿Cuán importante es que como país incentivemos el desarrollo de la investigación científica?
Es fundamental que para que nuestro país llegue al aspirado desarrollo tenga un buen nivel de investigación científica. Este desarrollo no solamente conlleva el conocimiento de aprender y desarrollar cosas nuevas, sino que también va a permitir mejorar la calidad de esos conocimientos y aprendizajes.
El desarrollo científico es algo obvio para lograr crecer como nación, sin embargo yo me pregunto ¿por qué siendo tan obvio, en Chile no se incentiva como corresponde? En los discursos siempre se discute sobre esto, más en la práctica no hay ningún tipo de cambio. Hay instrumentos pero no son suficientes, tampoco lo son el número de científicos que existe al día de hoy.
Existen estímulos para hacer un doctorado por ejemplo, pero a la vez debiese haber un aumento en las plazas en donde se hace ciencia, para que así los profesionales no lleguen a Chile y se encuentren con que las condiciones no son las ideales para iniciar una carrera científica. Lo mismo ocurre con los científicos formados en Chile. La propia industria, también ha estado muy rezagada a ampliar el espectro en investigación.
¿La creación de un Ministerio de Ciencia y Tecnología ayudaría a dar mayor preponderancia a la ciencia?
Yo creo que ayudará a marcar presencia, y si a eso se le incluyen mayores recursos de los que existen actualmente, sería mucho mejor. Ojalá que finalmente sea algo que se realice.
Academia Chilena de Ciencias 2015:
¿Cuál es la sensación que le deja su reciente incorporación a la Academia Chilena de Ciencias?
Me siento honrada y muy emocionada. A la vez siento que el reconocimiento que se personifica en mí, le corresponde a todos quienes han trabajados conmigo.
Sociedad de Biología de Chile:
¿Qué significa para usted la Sociedad de Biología de Chile? Y ¿cómo ha estado presente durante el desarrollo de su larga y exitosa carrera científica?
La Sociedad de Biología de Chile tiene un lugar muy especial en mi corazón. Desde mis inicios iba a la Sociedad de Biología, cuando ésta era la figura de mayor presencia científica en nuestro país. El momento más esperado de los científicos era llegar a la reunión anual de la sociedad.
En este largo camino junto con la Sociedad me he perdido muy pocas reuniones y mi conexión siempre ha sido muy profunda, de modo que cuando asumí como Presidenta de esta6
Sociedad, sentí un honor tremendo, en una institución que a mi juicio ha sido fundamental para el desarrollo de las ciencias biológicas en todo su espectro en Chile.
En la actualidad esta entidad científica tiene la capacidad de agrupar a sus sociedades afiliadas, convirtiéndose en un ente que puede articular y organizar de mejor manera las inquietudes de la comunidad, y así unirnos para presentar problemas comunes que nos atañan a todos.
Actualidad: Educación.
¿Cómo ve el panorama actual de la educación en nuestro país? Cuando los alumnos llegan a primer año de Universidad ¿se nota la diferencia entre las diferentes formaciones escolares que recibieron en sus respectivos colegios, específicamente en el ámbito de la ciencia?
Es bastante variable y es un problema que todo el mundo reconoce, las personas pueden ir al colegio, pero la calidad de la educación no es igual para todos. Existe una tremenda disparidad en la educación, y si bien los libros de biología presentes en los colegios poseen la información, esta no llega igual a todos los alumnos. Es claro que existe una enorme brecha en nuestro país, los alumnos llegan con diferentes competencias a la Universidad, y si bien las instituciones tratan este tema, la manera de resolverlo es desde el comienzo, desde la educación básica y media, y para ello hay que tener buenos profesores. Los profesoes pueden tener mucha vocación, pero si no están bien preparados, no servirá de mucho.
Todos los gobiernos han tratado de mejorar este problema, buscando que exista un mayor número de postulaciones a las pedagogías, sin embargo, hay que hacer mayor hincapié en la calidad de esa educación, no en el número de estudiantes.
La Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile en conjunto con la Facultad de Filosofía ha hecho esfuerzos para preparar a profesores con una pedagogía de física y matemática. Este año, además, comenzó la pedagogía en biología y química. Nuestra Facultad les imparte a estos estudiantes cursos de biología y química especialmente diseñados de modo que el educador adquiera sólidos conocimientos que entregará a sus futuros alumnos. La ventaja es que nosotros le podemos dar esa formación en los aspectos básicos de la biología, química, física y matemática, en un lugar que además se hace investigación científica de alta calidad, y entrenarlos con el método científico.
Los profesores que saldrán de esta generación serán de primera línea, ya que un porcentaje de ellos tendrá conocimientos muy elevados, que podrán ser complementados con estudios de postgrado.
Investigación Científica: Bacteriocinas.
Su línea de investigación se relaciona con la microbiología y la genética molecular. Bajo esa línea ha desarrollado un amplio conocimiento sobre antibióticos producidos por bacterias, denominados “bacteriocinas”.
En específico usted y su laboratorio estudia el comportamiento de la microcina E492, ¿cómo se detectó?
Al realizar aislados bacterianos, ya sea ambientales o clínicos, en que hay una amplia variedad de colonias creciendo, a veces se observa que una colonia se ve inhibida por otra (se percibe una muesca), lo que indica que colonias vecinas estarían produciendo inhibidores o sustancias antibacterianas, que pueden ser desde un virus bacteriano (bacteriófago) hasta una bacteriocina. Existen ensayos que permiten discernir entre estas posibilidades, y específicamente las bacteriocinas puden detectarse de la siguiente manera:8
Se prepara un césped bacteriano a partir de una cepa sensible, y sobre éste se siembra una colonia productora de bacteriocina que generará un halo de inhibición de crecimiento. Es
relativamente simple detectar cuando una bacteria produce un elemento que mata a otras bacterias, ya sea un bacteriófago o una bacteriocina.
Descubrimientos en el laboratorio:
Nosotros descubrimos que esta bacteriocina forma poros en la membrana citoplasmática de la célula sensible, y para hacer el poro y llegar a la membrana, debe atravesar la membrana externa, ya que ataca a bacterias Gram negativas. Este proceso se lleva a cabo mediante el reconocimiento de receptores de la membrana externa y posterior translocación. Los receptores que son reconocidos por la microcina son receptores de hierro, que captan a la enteroquelina que es un sideróforo cuando está acomplejada con hierro.
La microcina tiene una estructura modular, y es en el carboxilo terminal donde se produce una modificación con un sideróforo que le da la propiedad de ser reconocida por los receptores anteriormente mencionados. La estructura modular le confiere un enorme potencial en la aplicación de antibióticos de nueva generación, pues con este módulo es posible diseñar moléculas híbridas. La región carboxilo terminal es ideal para el diseño de moléculas que pueden ser reconocidas por los receptores que están implicados en la internalización del hierro. Esta estrategia se llama de caballo de Troya, pues la toxina ingresa a través de un receptor necesario para la captación de un elemento esencial “engañando” a la bacteria.
El análisis de la microcina E492 arrojó que esta es tóxica para células tumorales, ¿Existe allí una posible línea de investigación?
Efectivamente fue así, y queremos retomar esto utilizando un modelo animal más al alcance de nosotros para ver esas propiedades.
¿En qué estado se encuentra la investigación principal de la microcina E492?
Estamos en un momento súper bueno, ya que comenzaron a surgir nuevos factores muy importantes en la producción de esta microcina E492.
Una característica importante de la microcina es su capacidad de formar fibras de tipo amiloide, que poseen las mismas propiedades estructurales, de tinción y morfología que las fibras amiloides asociadas a patologías como el Alzheimer y Parkinson. Descubrimos que cuando se acumula microcina E492 en la fase estacionaria de crecimiento se estimula la polimerización de fibras amiloides. Recientemente hemos descubierto algo inusual, y es que también se forman amiloides intracelulares, que se visualizan como inclusiones cuando se tiñen con sondas específicas para amiloides. La función del amiloide parece ser inactivar la actividad bactericida y así modular la actividad tóxica.
Nuevos descubrimientos:
Secuenciamos el genoma de la cepa de K. pneumoniae productora de la microcina y descubrimos que el clúster está en una isla genómica, la cual resultó ser móvil, es decir que se puede escindir y entrar a otro genoma. Esto tiene importantes consecuencias evolutivas, pues significa que puede haber transferencia horizontal del clúster.
También mediante nuevas construcciones genéticas descubrimos que dentro del clúster de la MccE492, existe otra microcina con su respectiva inmunidad, lo cual nos indica que sus mecanismos de acción son diferentes. Hemos determinado que esta segunda microcina (OrfL) se modifica utilizando la maquinaria de la microcina E492, que usa los mismos receptores para su ingreso, y que forma amiloides tanto in vivo como in vitro. Su papel parece ser nucleador de la formación de amiloides.
¿Cuál es la consecuencia de producir una segunda microcina?
Es difícil saberlo. Sabemos que es un proceso evolutivo que se dio en este tipo de bacterias y por lo tanto tiene un papel muy importante.
Recientemente descubrimos que la formación del amiloide se ve retrasada si la microcina está modificada con el sideróforo en el carboxilo terminal; mientras más se le adicione menos proclive a hacer amiloide, en tanto que la forma no modificada es muy eficiente en la formación de fibras amiloide.
Además de ello, como ya mencioné, hemos descubierto que hace amiloides intracelulares, por lo que estamos tratando de encontrar cual es el papel fisiológico. Por lo pronto ya dilucidamos cual es la región amiloidogénica de la microcina y cuales son los aminoácidos que al ser cambiados producen amiloides de manera descontrolada.
Lo que es claro, es que la nueva microcina hace mucho más amiloide y ese proceso se ve regulado por la modificación en la proteína.
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