Los biólogos de UC San Diego han documentado por primera vez cómo los virus muy grandes reprograman la maquinaria celular de las bacterias durante la infección para parecerse más a una célula animal o humana, un proceso que permite a estos invasores extraterrestres engañar a las células para que produzcan cientos denuevos virus, que eventualmente explotan y matan las células que infectan.
En un artículo publicado en la edición del 13 de enero de ciencia , los investigadores realizaron una serie de experimentos que les permitieron ver en detalle lo que sucede dentro de las células bacterianas a medida que los virus invasores se replican.
"Los científicos han estado estudiando virus durante cien años, pero nunca antes habíamos visto algo así", dijo Joe Pogliano, profesor de biología molecular que dirigió el equipo de investigación. "Cada experimento produjo algo nuevo y emocionante sobre estosistema."
Los virus que infectan bacterias, también conocidos como bacteriófagos, son algunas de las entidades más numerosas en la tierra.
"Elegimos estudiar una familia de bacteriófagos inusualmente grandes y aplicar métodos de vanguardia para observar su replicación con detalles sin precedentes", dijo Kit Pogliano, profesor de biología molecular que participó en el estudio.
Joe Pogliano y sus colegas descubrieron que poco después de que los bacteriófagos infectan a las bacterias, destruyen gran parte de la arquitectura existente de las células bacterianas, incluido el ADN bacteriano, luego secuestran la maquinaria celular restante. Los virus reorganizan toda la célula en una célula eficiente y centralizada.fábrica para producir la próxima generación de virus.
"Esta fábrica y la disposición circundante de la célula infectada son notablemente similares a la organización que se ve en las células vegetales y animales", dijo Pogliano.
Las bacterias carecen de muchas de las estructuras especializadas que compartimentan los procesos celulares en las células vegetales o animales, que los biólogos llaman células "eucariotas". Las bacterias, por ejemplo, carecen de un núcleo cerrado, que contiene información genética y actúa como el centro de control de la célula.
Pero Vorrapon Chaikeeratisak, un becario postdoctoral, y Katrina Nguyen, una estudiante graduada en el laboratorio de Pogliano, descubrieron que los virus invasores organizan las estructuras dentro de las bacterias para imitar a las que se encuentran en las células eucariotas.
Usando microscopía fluorescente, los dos biólogos descubrieron que a medida que los virus se replican dentro de las células bacterianas, construyen compartimentos para separar los diferentes procesos que ocurren durante la infección.
"Estos compartimentos encierran todo el ADN viral, tal como lo hace un núcleo en una célula vegetal o de mamífero", dijo Chaikeeratisak, el primer autor del artículo. "Los procesos de ADN, como la replicación o transcripción, ocurren dentro del compartimento mientras las proteínas estánproducido fuera del compartimiento "
Elizabeth Villa, profesora de química y bioquímica en UC San Diego, y David Agard, profesor de bioquímica y biofísica en UC San Francisco, utilizaron una técnica especializada, llamada "tomografía crioelectrónica", para producir imágenes de los procesosque Chaikeeratisak y Nguyen descubrieron inicialmente con un aumento extremadamente alto.
Esas imágenes mostraban una descendencia viral ensamblada alrededor del compartimento en forma de núcleo en la bacteria. Eventualmente, estos nuevos virus reventaron la célula y la extendieron para infectar las células vecinas.
"Estas observaciones de manipulación viral de una célula son completamente inesperadas, ya que no se ha visto que ningún virus bacteriano reorganice una célula de una manera tan drástica", dijo Pogliano. "La reestructuración de una célula simple para parecerse a una existente, más complicadael sistema difumina la línea entre las células bacterianas simples y las de organismos 'superiores', como plantas y animales ".
¿Podría ser así como evolucionaron los organismos multicelulares? Una teoría existente, llamada "eucariogénesis viral", sugiere que la primera célula eucariota se creó cuando un virus grande se apoderó de una bacteria. Eventualmente, la bacteria y el virus formaron una célula compuesta, en la cualel virus evolucionó hacia el núcleo.
"Puede ser demasiado pronto para saber si este virus en particular es un paso intermedio en la transición de bacterias y virus a eucariotas multicelulares, pero este descubrimiento podría ampliar el conocimiento sobre los orígenes de la vida tal como la conocemos", dijo Pogliano.
El estudio fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud GM031627, GM104556, GM57045, 1DP2GM123494-01 y el Instituto Médico Howard Hughes.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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