Recerca

Descobert un nou mecanisme de defensa cel·lular enfront d'infeccions víriques i bacterianes

Un estudi publicat a la revista Science i coordinat per investigadors de l’IDIBAPS i la UB descriu un nou mecanisme de defensa immunològica desconegut fins ara. Es tracta d'un mecanisme orquestrat pels cossos lipídics (CLs); orgànuls cel·lulars capaços d'atreure i eliminar els patògens invasors.

Grup de recerca de l’IDIBAPS “Tràfic de lípids i malalties”, format per Marta Bosch, Albert Pol, Alba Fajardo i Frederic Morales Paytuví (Foto: Francisco Avia)

En el projecte internacional, finançat per la Human Frontier Science Program, han participat investigadors d'Espanya, Estats Units, Austràlia i Brasil i ha comptat amb la col·laboració dels científics del CNIC i de l'IIBB-CSIC. L'estudi l'han coordinat Albert Pol, professor ICREA a l'IDIBAPS on dirigeix l'equip Tràfic de lípids i malalties i professor associat de la Facultat de Medicina i Ciències de la Salut de la UB, i Robert G. Parton, de l'Institut de Biociències Moleculars de la Universitat de Queensland. Els primers autors són Marta Bosch, investigadora del grup IDIBAPS, i Miguel Sánchez-Álvarez, del grup de Mecanoadaptació i Biologia de caveoles del CNIC.

Els CLs són els orgànuls on les nostres cèl·lules acumulen nutrients que, en forma de greix, proporcionen l'energia necessària perquè puguin desenvolupar la seva funció. Per exemple, els CLs proporcionen l'energia perquè el cor pugui bategar, que el fetge faci la seva funció metabòlica, o que el múscul es mogui. "El cos lipídic és com el rebost de les cèl·lules, on acumulem l'aliment que utilitzarem més endavant. Això succeeix en totes les cèl·lules eucariotes, des dels llevats o els insectes fins a les plantes o els mamífers", assenyala Albert Pol.

Quan els virus o els bacteris infecten la cèl·lula hoste necessiten gran quantitat de nutrients per multiplicar-se i per aconseguir-los es dirigeixen al CL. En l'estudi publicat a Science els investigadors han demostrat que, en resposta a la infecció, els CLs organitzen complexos de proteïnes antibiòtiques i antivirals que actuen de forma cooperativa per combatre el patogen i eliminar-lo. Es tracta d'un mecanisme que funcionaria en totes les cèl·lules del cos, no només en cèl·lules professionals del sistema immunològic com els macròfags. Aquesta estratègia de defensa també ha estat observada en insectes, suggerint-ne la importància durant l'evolució de la nostra immunitat innata.

La clau de la immunitat innata de les cèl·lules

Els investigadors han demostrat que, per protegir-se de la infecció, les cèl·lules col·loquen gran quantitat de proteïnes antibiòtiques i antivirals en els CLs. En total, comparant la superfície del CL en cèl·lules normals i en cèl·lules infectades, l'estudi ha identificat 400 candidats que realitzarien la funció de protecció dels CLs quan entren en contacte amb el patogen. "En aquest estudi ens hem centrat en sis d'aquestes proteïnes i hem demostrat que realment protegeixen durant la infecció de diferents tipus de bacteris" explica Marta Bosch.

"La concentració d'aquestes proteïnes antibiòtiques i antivirals en un únic compartiment de l'interior de la cèl·lula permet crear sinergies alhora que reduir la seva toxicitat i que la resta de la maquinària cel·lular funcioni amb normalitat", assenyala Miguel Sánchez-Álvarez.

A més, l'estudi demostra que aquesta estratègia permet una resposta d'ampli espectre, és a dir, hi ha un gran nombre d'antibiòtics i antivirals amb diferents mecanismes d'acció. També permet generar mecanismes cooperatius per atacar la infecció. "S'estableixen sinèrgies entre les proteïnes per a, per exemple, una trencar la membrana del patogen i, l'altra, destruir el seu material genòmic", expliquen els autors.

"Aquest estudi suposa un canvi de paradigma, ja que fins ara es pensava que els CLs estaven al servei dels virus o bacteris durant la infecció", assenyala Albert Pol. "En vista de la resistència generalitzada als antibiòtics actuals, aquest estudi ha desxifrat un important mecanisme de defensa que podria aprofitar-se per al desenvolupament de noves estratègies terapèutiques per frenar les infeccions ", conclou.

Referencia del estudio:

Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense
Marta Bosch†, Miguel Sánchez-Álvarez†, Alba Fajardo, Ronan Kapetanovic, Bernhard Steiner, Filipe Dutra, Luciana Moreira, Juan Antonio López, Rocío Campo, Montserrat Marí, Frederic Morales-Paytuví, Olivia Tort, Albert Gubern, Rachel M. Templin, James E. B. Curson, Nick Martel, Cristina Català, Francisco Lozano, Francesc Tebar, Carlos Enrich, Jesús Vázquez, Miguel A. Del Pozo, Matthew J. Sweet, Patricia T. Bozza,Steven P. Gross, Robert G. Parton*, and Albert Pol*.
Science 16 Oct 2020: Vol. 370, Issue 6514, eaay8085. DOI: 10.1126/science.aay8085