Bassler es profesor en la Universidad de Princeton e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, Michael R. Silverman es profesor emérito del Instituto Agouron en La Jolla.
Los dos investigadores son honrados por sus descubrimientos pioneros sobre la "detección de quórum" bacteriana, que se refiere a sistemas sofisticados de comunicación de célula a célula que las bacterias utilizan para coordinar comportamientos grupales.
La ceremonia de premiación en la iglesia de St. Paul, que tradicionalmente se celebra el 14 de marzo, El cumpleaños de Paul Ehrlich, se ha pospuesto debido a la pandemia de Coronavirus. En lugar de, Bassler y Silverman recibirán el premio en la ceremonia de 2022.
"Silverman y Bassler han demostrado que, en cuanto a organismos multicelulares, el comportamiento colectivo es la regla entre las bacterias, en lugar de la excepción, ", escribió el Consejo Científico para fundamentar su decisión". Las bacterias se comunican entre sí, escuchan a escondidas otras bacterias, e incluso pueden unir fuerzas. Pero:esta charla ubicua, cuyas bases moleculares fueron descubiertas por Bassler y Silverman, también representa un talón de Aquiles que antes no se apreciaba en la lucha contra los microbios dañinos. En lugar de matar bacterias con antibióticos, Se pueden desarrollar sustancias que interfieran con la comunicación bacteriana reduciendo efectivamente su aptitud colectiva. La investigación de los premiados tiene, por tanto, una relevancia considerable para la medicina ".
Las bacterias son extremadamente comunicativas. Envían y reciben mensajes químicos para saber si están solos o si hay miembros adicionales de su especie o de otras especies presentes en la comunidad vecina. Para realizar un censo de números de células, las bacterias producen y liberan moléculas de señales químicas que se acumulan al mismo tiempo que aumenta el número de células.
Cuando se alcanza un nivel umbral de la señal química, las bacterias detectan su presencia. En respuesta a eso, al unisono, las bacterias adoptan comportamientos que solo son productivos cuando el grupo los lleva a cabo en sincronía, pero no cuando es promulgada por una sola bacteria que actúa aisladamente. Este proceso de comunicación química se llama detección de quórum y controla cientos de actividades colectivas en todo el reino bacteriano.
En la década de 1980, Silverman descubrió el primer circuito de detección de quórum en la bacteria marina bioluminiscente Vibrio fischeri. Identificó los genes y proteínas que permiten la producción y detección de la molécula de señal extracelular.
Definió cómo funcionaban los componentes para promover el comportamiento colectivo. En el caso de Vibrio fischeri, El comportamiento de todo el grupo es la producción de bioluminiscencia azul verdosa.
Hoy dia, sabemos que la detección de quórum es la norma en el mundo bacteriano. En efecto, hay miles de especies bacterianas que poseen genes casi idénticos a los descubiertos por Silverman. En todos estos casos, estos componentes permiten a las bacterias participar en comportamientos grupales.
A principios de la década de 1990, Bonnie Bassler demostró que las bacterias eran "multilingües" y que conversaban con múltiples moléculas de señales químicas. Una molécula de comunicación que Bassler descubrió y denominó autoinductor-2 permite que las bacterias se comuniquen a través de los límites de las especies.
Continuó demostrando que las bacterias usan la comunicación mediada por detección de quórum para diferenciarse de los demás, mostrando que un rasgo sofisticado que se cree que es competencia de organismos superiores, De hecho, evolucionó en bacterias hace miles de millones de años.
En años recientes, Bassler ha demostrado que la detección de quórum trasciende los límites del reino como virus y células huésped, incluidas las células humanas, participar en esta omnipresente charla.
Ella y otros investigadores también demostraron que las bacterias patógenas dependen de la detección de quórum para ser virulentas. Bassler desarrolló estrategias anti-detección de quórum que, en modelos animales, detener la infección por patógenos bacterianos de importancia mundial.
Sólo recientemente se ha reconocido la plena importancia de los descubrimientos de los dos galardonados en microbiología y medicina. Décadas de trabajo meticuloso y minucioso, demostró que esencialmente todas las bacterias dominan el arte de la comunicación de célula a célula. Lo que comenzó con el trabajo en Vibrio fischeri y Vibro harveyi condujo a un cambio fundamental en la perspectiva de la bacteriología, y ahora abre oportunidades nuevas y sin precedentes para hacer frente a la resistencia a los antibióticos ".
Thomas Boehm, Profesor y Director, Presidente del Consejo Científico, Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética
Breve biografía Profesora Dra. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).
Bonnie Bassler es microbióloga. Estudió bioquímica en la Universidad de California en Davis y recibió su Ph.D. de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. Se unió al laboratorio de Michael Silverman en el Instituto Agouron en La Jolla como becaria postdoctoral en 1990.
Ha estado en la Universidad de Princeton desde 1994. Bonnie Bassler es miembro de la Academia Nacional de Ciencias, la Academia Nacional de Medicina, y la Royal Society. Es investigadora del Instituto Médico Howard Hughes y profesora de Squibb y directora del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton. El presidente Obama la nombró para un mandato de seis años en la Junta Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. Ha recibido más de veinte prestigiosos premios nacionales e internacionales.
Breve biografía Profesor Michael R. Silverman, Doctor. (77).
Michael Silverman es microbiólogo. Estudió química y bacteriología en la Universidad de Nebraska en Lincoln y recibió su Ph.D. en 1972 de la Universidad de California en San Diego. Durante el período 1972-1982, Silverman hizo contribuciones fundamentales a la comprensión de la motilidad bacteriana y la quimiotaxis. Desde 1982 hasta su jubilación, trabajó en el Instituto Agouron en La Jolla, del cual es cofundador.
El premio Paul Ehrlich y Ludwig Darmstaedter se otorga tradicionalmente en el cumpleaños de Paul Ehrlich, Marzo 14, en la Paulskirche, Frankfurt. Honra a los científicos que han realizado contribuciones significativas en el campo de investigación de Paul Ehrlich, en particular inmunología, Investigación sobre el cáncer, microbiología, y quimioterapia.
El premio, que ha sido galardonado desde 1952, está financiado por el Ministerio Federal de Salud de Alemania, el estado de Hesse, la asociación alemana de la empresa farmacéutica basada en la investigación vfa e.V. y donaciones destinadas especialmente de las siguientes empresas, fundaciones y organizaciones:Else Kröner-Fresenius-Stiftung, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH, C.H. Boehringer Pharma GmbH &Co.
KG, Biotest AG, Hans und Wolfgang Schleussner-Stiftung, Fresenius SE &Co. KGaA, F. Hoffmann-LaRoche Ltd., Grünenthal GmbH, Janssen-Cilag GmbH, Merck KGaA, Bayer AG, Grupo editorial de Holtzbrinck, AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzler seel. Sohn &Co. y Goethe-Universität. Los premiados son seleccionados por el Consejo Científico de la Fundación Paul Ehrlich.
La Fundación Paul Ehrlich es una fundación legalmente dependiente que es administrada a título fiduciario por la Asociación de Amigos y Patrocinadores de la Universidad Goethe. Frankfurt. El Presidente de Honor de la Fundación, que fue establecido por Hedwig Ehrlich en 1929, es la profesora Dra. Katja Becker, presidente de la Fundación Alemana de Investigación, quien también nombra a los miembros electos del Consejo Científico y del Patronato.
El presidente del Consejo Científico es el profesor Thomas Boehm, Director del Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética en Friburgo, el presidente del Patronato es el profesor Dr. Jochen Maas, Jefe de Investigación y Desarrollo y Miembro del Consejo de Administración, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Profesor Wilhelm Bender, en su función de presidente de la Asociación de Amigos y Patrocinadores de la Universidad Goethe, es Miembro del Consejo Científico. El presidente de la Universidad Goethe es al mismo tiempo miembro del Patronato.
Las bacterias se comunican entre sí y coordinan el comportamiento para lograr hazañas que no podría lograr una sola bacteria actuando sola. Incluso los virus que infectan células bacterianas y células de organismos superiores, incluidas las células humanas, sintonice esta ubicua charla bacteriana. La manipulación de esta polifonía ofrece nuevas oportunidades para defendernos contra patógenos bacterianos al interrumpir sus capacidades de comunicación de célula a célula.
¿Cómo se informa y responde adecuadamente una bacteria individual a una comunidad diversa y abarrotada? ¿Hay otras especies bacterianas alrededor? Si es así, son amigos o enemigos? ¿Qué pasa con los organismos de otros dominios como los virus y los humanos?
Bacterias los organismos vivos más antiguos de la tierra, recopilar información sobre el vecindario para determinar si tiene sentido o no participar en actividades colectivas. Al hacerlo, Los grupos de bacterias obtienen beneficios que no son posibles para una sola bacteria que actúa aisladamente.
Para lograr esta hazaña, las bacterias utilizan la comunicación química, un proceso llamado detección de quórum, que les informa sobre el número y la identidad de otros organismos en la vecindad.
El premio Paul Ehrlich y Ludwig Darmstaedter de este año honra a dos científicos estadounidenses por su descubrimiento de la base molecular de la comunicación bacteriana de célula a célula:el profesor Michael R. Silverman Ph.D., Emérito del Instituto Agouron en La Jolla CA, y la profesora Bonnie L. Bassler Ph.D. de la Universidad de Princeton y el Instituto Médico Howard Hughes.
Antes del descubrimiento de la comunicación de célula a célula en bacterias, estos antiguos organismos unicelulares eran vistos como solitarios, cuyos primitivos estilos de vida consistían principalmente en dividir y dispersar a su progenie.
La capacidad de comunicarse con los de su propia especie, otras especies bacterianas, virus y organismos hospedadores era inimaginable. Hoy dia, gracias a la innovadora investigación de Silverman y Bassler, sabemos que tales habilidades de comunicación sofisticadas son la norma en el mundo bacteriano.
Los descubrimientos comenzaron en la década de 1970 con una observación realizada por el difunto científico estadounidense Woody Hastings. Mostró que la bacteria marina bioluminiscente Vibrio fischeri brilla en la oscuridad solo cuando ha crecido hasta una densidad celular particular.
Pero, ¿cómo "sabía" Vibrio fischeri cuándo producir luz y cuándo permanecer oscuro? Hastings y sus aprendices demostraron que Vibrio fischeri produce y libera una molécula, que el equipo denominó "autoinductor", que se acumula en el medio ambiente a medida que las bacterias aumentan en número de células. Cuando el autoinductor alcanza un nivel de umbral, alerta a la bacteria Vibrio fischeri de que tienen vecinos alrededor, y al unísono, todas las bacterias encienden la luz.
El mecanismo molecular subyacente a la producción sincrónica de luz por Vibrio fischeri permaneció misterioso hasta que Michael Silverman, junto con su estudiante de posgrado JoAnne Engebrecht, quedó fascinado por la posibilidad de comportamientos colectivos en las bacterias.
Razonaron que al usar técnicas de genética molecular, podrían reconstruir el sistema de bioluminiscencia de Vibrio fischeri en el laboratorio de Escherichia coli e identificar los genes y proteínas que controlan la producción de luz. Crucialmente, esta estrategia reveló la enzima requerida para producir la molécula autoinductora y la proteína receptora, cuyo trabajo es monitorear la acumulación de autoinductores, y en respuesta, iniciar la producción de luz azul-verde en toda la población.
El experimento de Silverman proporcionó el primer mecanismo molecular subyacente al comportamiento de un grupo bacteriano. Hoy dia, se sabe que hay miles de especies bacterianas que poseen genes casi idénticos a los descubiertos por Silverman. En todos estos casos, estos componentes permiten a las bacterias participar en comportamientos grupales. Este proceso de comunicación química ahora se denomina detección de quórum.
Bonnie Bassler se unió al laboratorio de Silverman en 1990 después de completar su investigación doctoral. Tenía curiosidad por saber si podría haber más en la comunicación célula-célula que los componentes descubiertos por Silverman en Vibrio fischeri. Bassler inició sus investigaciones en el laboratorio de Silverman con un pariente cercano de Vibrio fischeri, una bacteria productora de luz llamada Vibrio harveyi que se sabía que tenía un estilo de vida más variado y exótico que Vibrio fischeri.
Bassler y Silverman descubrieron que Vibrio harveyi poseía múltiples sistemas de detección de quórum, y que se utiliza más de un autoinductor para la comunicación. En su carrera independiente, Bassler identificó la nueva molécula de Vibrio harveyi y la llamó autoinductor-2.
Descubrió que el autoinductor-2 se fabrica ampliamente en el mundo bacteriano. Notablemente, en lugar de informar a las bacterias de su propio número de células, autoinducer-2 les informa sobre el recuento de células de otras especies bacterianas en las proximidades.
Por lo tanto, Bassler demostró que las bacterias pueden conversar a través de los límites de las especies utilizando un lenguaje universal similar al esperanto. Este descubrimiento reveló que, similar a las células en organismos superiores, las bacterias se diferencian de las demás. Bassler continuó demostrando que es la norma que las bacterias sean "multilingües" y que comúnmente usan combinaciones de varios autoinductores para hacer un censo de sí mismos. parientes relacionados, y no parientes. Según la información que obtienen de estas mezclas químicas, y si las bacterias vecinas son aliadas o enemigas, las bacterias actúan de manera apropiada una amplia variedad de comportamientos colectivos ofensivos o defensivos.
Más recientemente, Bassler descubrió que los virus escuchan a escondidas la detección de quórum bacteriano y las células intestinales humanas se asocian con las bacterias del microbioma. la comunidad de bacterias que reside naturalmente en el intestino, para sintetizar otra nueva molécula sensible al quórum que se utiliza para defender tanto a la comunidad humana como a la del microbioma contra los patógenos invasores. Por lo tanto, El trabajo de Bassler ha demostrado que la detección de quórum trasciende los límites del reino como virus y organismos superiores, incluidos los huéspedes humanos, participar en estas conversaciones químicas.
El trabajo de Silverman y Bassler revolucionó la comprensión de las comunidades microbianas, un logro revolucionario cuya relevancia fundamental se acepta ahora después de décadas de trabajo persistente combinado con excelentes publicaciones.
Durante décadas después de los descubrimientos iniciales, Se pensaba que la detección de quórum era simplemente un fenómeno idiosincrásico restringido a oscuras bacterias bioluminiscentes. Sin embargo, lo que parecía ser una curiosidad aislada resultó ser universal en el mundo bacteriano.
La importancia médica de estos hallazgos ahora es obvia. Bassler y otros investigadores demostraron que la detección de quórum controla la virulencia de las bacterias que causan enfermedades. Bassler fue el primero en desarrollar estrategias de detección de quórum y utilizarlas con éxito en modelos animales para detener la infección por patógenos de relevancia mundial.
Dichos hallazgos sugieren que puede ser posible desarrollar terapias antimicrobianas completamente nuevas y urgentemente necesarias que interfieran con la detección de quórum en lugar de matar bacterias como lo hacen los antibióticos tradicionales. Por lo tanto, Los galardonados no solo son honrados por sus descubrimientos fundamentales con respecto a la naturaleza molecular de la comunicación de las bacterias entre células, pero también son reconocidos por el enorme potencial de su investigación en el tratamiento de infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos convencionales.
Ahora se están invirtiendo considerables esfuerzos para convertir estos conceptos en práctica. Finalmente, Las estrategias de modulación de detección de quórum también podrían implementarse para aprovechar los procesos bacterianos beneficiosos, por ejemplo, para mejorar los efectos saludables de las bacterias del microbioma que residen en el intestino humano o en la piel.
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