Los investigadores de la Universidad de Indiana informan una forma previamente desconocida de que las bacterias pueden desarrollar nuevos genes para evolucionar y adaptarse a las amenazas, una idea que podría avanzar en los esfuerzos contra las "superbacterias".
El estudio, publicado hoy en línea en la revista Biología actual , describe la primera evidencia conocida de bacterias que roban material genético de su peor enemigo, llamado "fagos", y lo transforman para sobrevivir. Los fagos son virus bacterianos tan letales que se estima que matan aproximadamente la mitad de las bacterias en elocéanos del mundo cada dos días.
"Al igual que tenemos esta guerra en curso contra las bacterias, las bacterias están luchando una guerra constante contra los bacteriófagos o 'fagos'", dijo la autora principal del estudio, Amelia Randich, investigadora postdoctoral en el IU Bloomington College of Arts yDepartamento de Ciencias de la Biología. "Nuestro trabajo encontró que un gen que alguna vez fue usado por los fagos como arma contra las bacterias ahora es usado por las bacterias para crecer y dividirse correctamente".
El gen es SpmX, comúnmente conocido como "Spam X". El conocimiento sobre este gen ha sido iniciado por científicos en el laboratorio de Yves Brun, profesor distinguido de biología de IU, autor principal del estudio. Randich es miembrodel laboratorio de Brun en IU.
"Este estudio muestra la capacidad de las bacterias para transformar un implemento de guerra en una herramienta para crear vida", agregó Randich. "Es como ver la evolución golpear una espada en arado".
El trabajo avanza el conocimiento sobre cómo las bacterias crean nuevos genes a partir de material genético externo. En este caso, una transformación que probablemente ocurrió hace mil millones de años podría ayudar a las personas hoy a obtener un mayor control sobre las bacterias.
Este control podría traducirse en nuevos antibióticos u otros avances en el uso de bacterias. Por ejemplo, los fabricantes de medicamentos comúnmente usan bacterias para producir compuestos biológicos como la insulina. También se están realizando investigaciones sobre el uso de bacterias para reciclar plásticos o conducirelectricidad.
Al igual que los virus humanos, los bacteriófagos inyectan su propio material genético en las células, secuestrando la maquinaria molecular de sus víctimas para copiar sus propios genes, produciendo nuevas partículas de virus que se abren y matan las células. Este proceso se llama lisis y las enzimas tóxicas queproducir muerte celular se llaman lisinas.
SpmX se encuentra en Caulobacterales, un orden bacteriano cuyos miembros desarrollan apéndices largos llamados tallos. Aparece en el lugar de la célula de la bacteria donde crecerá el tallo y "recluta" proteínas que juegan un papel en el crecimiento del tallo.
Con base en sus análisis, que incluyeron el uso de bioinformática para comparar genes bacterianos y de fagos y la cristalografía de rayos X para crear modelos 3D de SpmX y estructuras proteicas relacionadas en fagos, los investigadores de IU identificaron similitudes entre SpmX y las secuencias de proteínas productoras de lisinaen bacteriófagos. Específicamente, el análisis encontró que la parte del gen utilizado por SpmX para encontrar el lugar adecuado para cultivar tallos en Caulobacterales está relacionada con las lisinas tóxicas utilizadas por los fagos para romper células.
Además, el equipo descubrió que el gen había cambiado, pero solo ligeramente. Los aminoácidos ubicados en una región específica de la enzima que los fagos usan para romper las paredes celulares habían perdido su capacidad de romper las células abiertas en Caulobacter. En cambio, aparecieronpara ayudar a guiar a SpmX a la posición futura del tallo.
"Aunque era muy, muy similar a los genes de fagos, encontramos una mutación específica en Caulobacter, en el área de la proteína utilizada para cortar la pared celular bacteriana, que redujo su eficiencia", dijo Brun.
"Debido a que la secuencia estaba tan estrechamente relacionada con los genes en el fago, es de esperar que tenga la misma función: cortar la pared celular", agregó. "Pero en cambio su actividad se redujo al punto en que ya no semató a la bacteria. Es bastante notable "
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Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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