Ataque y defensa en el microverso
De inofensivo compañero de casa a astuto secuestrador: un equipo de investigación está arrojando luz sobre los mecanismos reguladores de las pequeñas moléculas de ARN, que desempeñan un papel decisivo en las infecciones víricas de las bacterias
Los virus necesitan huéspedes. Ya se trate del sarampión, la gripe o el coronavirus, los patógenos víricos no pueden multiplicarse ni infectar a otros organismos sin la ayuda de la infraestructura celular de sus huéspedes. Sin embargo, los seres humanos no son los únicos afectados por los virus: animales, plantas e incluso microorganismos pueden servir de huéspedes. Los virus que utilizan bacterias como células huésped se denominan bacteriófagos (o simplemente "fagos" para abreviar) y se cree que son las entidades biológicas más abundantes de todas. Al igual que el sistema inmunitario humano entra en acción para resistir una infección por gripe o coronavirus, las bacterias no permiten que los fagos se infiltren en su maquinaria celular sin luchar.
Un equipo de investigación de la Universidad de Jena y su Clúster de Excelencia "Equilibrio del Microverso" ha examinado en detalle la compleja interacción de las estrategias de ataque y defensa cuando la bacteria causante del cólera (Vibrio cholerae) se infecta con un bacteriófago conocido como VP882, y ha descubierto que unas diminutas moléculas de ARN desempeñan un papel decisivo. Los hallazgos de los investigadores se han publicado en el último número de la prestigiosa revista Cell Host & Microbe.
De inofensivo compañero de casa a astuto secuestrador
Tras infectar bacterias, los fagos pueden multiplicarse de dos formas: como pasajeros invisibles, ocultos en el material genético de la bacteria, o como astutos secuestradores, multiplicándose en grandes cantidades en las células bacterianas sin tener en cuenta las posibles pérdidas y, en última instancia, destruyendo las células. El método que adopte un fago depende de si en el entorno inmediato hay un número suficiente de otras células huésped que le sirvan de refugio.
Pero, ¿cómo lo determinan los fagos? "Se basan en un mecanismo de recuento químico que las bacterias utilizan para identificar a otros miembros de su especie", explica el Prof. Dr. Kai Papenfort, de la Universidad de Jena, que dirigió el proyecto. Este método, conocido como "detección de quórum", utiliza moléculas de señalización producidas por las bacterias y liberadas en su entorno. Al mismo tiempo, las bacterias controlan la concentración de estas moléculas mediante receptores específicos, con lo que obtienen información sobre el tamaño de su población actual. El truco de los fagos consiste básicamente en "escuchar" esta comunicación química entre bacterias", explica Papenfort.
En sus experimentos, los investigadores de Jena examinaron qué ocurre con los fagos y las bacterias una vez que éstas emiten sus señales de detección de quórum. "Hemos observado que el 99% de las bacterias se destruyen en 60 minutos, tiempo en el que los fagos toman el control", informa el Dr. Marcel Sprenger, autor principal del artículo. El equipo descubrió que este cambio está controlado por pequeñas moléculas de ARN, una de las cuales se llama "VpdS" (ARNs derivado del fago VP882). "En cuanto los fagos reciben la señal química de las bacterias, este ARN se produce en grandes cantidades", explica Sprenger.
Cómo se defienden las bacterias de los virus
Para averiguar con precisión qué genes están regulados por el VpdS, el equipo adoptó un enfoque tecnológico integral e infectó cultivos de bacterias tanto con fagos VP882 como con fagos modificados genéticamente incapaces de producir VpdS. Aplicando un método conocido como "interacción de ARN por ligadura y secuenciación", los investigadores pudieron identificar las interacciones entre todas las moléculas de ARN en los cultivos bacterianos en distintos momentos. "Esto no sólo nos permitió saber qué genes están activos, sino también cómo interactúan", explica Papenfort.
Este método permitió a los investigadores examinar tanto los genes de los fagos como los de la bacteria huésped. Como resultado, los investigadores obtuvieron amplios conocimientos sobre los cambios que se producían tanto durante como después de la detección del quórum. "Pudimos demostrar que VpdS regula los genes de los fagos, así como los del huésped, lo que explica eficazmente la destrucción de las células bacterianas", afirma Papenfort.
Sin embargo, los investigadores han podido deducir otras relaciones a partir de los datos que recogieron. Por ejemplo, las bacterias también tienen genes que, cuando son activados por una señal química, se defienden de la propagación de los fagos y contrarrestan así su propia destrucción. Según Papenfort, este aspecto es especialmente interesante. "Podemos verlos como los precursores de los sistemas inmunitarios de los organismos superiores. Las bacterias tienen muchos genes que las protegen contra los virus". Dado que estos genes también están presentes en organismos superiores, los investigadores conjeturan que las moléculas de ARN también podrían desempeñar un papel importante en su regulación.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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