Wolbachia es el parásito más exitoso que el mundo jamás haya conocido. Nunca has oído hablar de él porque solo infecta insectos: millones y millones de especies de insectos, arañas, ciempiés y otros artrópodos en todo el mundo.
El secreto del éxito excesivo de la bacteria es su capacidad de secuestrar la reproducción de sus anfitriones. Los biólogos lo han sabido Wolbachia he tenido este poder durante más de 40 años, pero solo ahora los equipos de biólogos de las universidades de Vanderbilt y Yale han identificado los genes específicos que confieren esta notable capacidad.
Las dos universidades han solicitado una patente sobre el uso potencial de estos genes para modificar genéticamente el parásito bacteriano o los propios insectos para producir métodos más efectivos para controlar la propagación de enfermedades transmitidas por insectos como el dengue y el zika y para reducir laestragos de plagas agrícolas.
Este logro se describe en la revista Naturaleza en un documento titulado "Prophage WO Genes Recapitulate and Enhance Wolbachia Incompatibilidad citoplasmática inducida "y en un artículo complementario titulado" A Wolbachia la enzima desubiquitiladora induce incompatibilidad citoplasmática "en Microbiología de la naturaleza publicado en línea el 27 de febrero.
"Hemos sabido durante décadas que uno de los secretos para Wolbachia el éxito es que interfiere con la reproducción del huésped para propagarse a través de las hembras. Pero cómo la bacteria lo hizo fue un gran misterio para el campo ", dijo el profesor asociado de ciencias biológicas Seth Bordenstein, quien dirigió el contingente de Vanderbilt."Ahora conocemos los genes que le dan esta capacidad".
Wolbachia comúnmente manipula la reproducción de sus huéspedes mediante un proceso llamado "incompatibilidad citoplasmática" o CI. Esto hace que el esperma de los machos infectados sea letal para los óvulos de las hembras no infectadas. Los investigadores han identificado un solo par de Wolbachia genes que producen este efecto solo cuando trabajan juntos.
Cuando un macho infectado se empareja con una hembra no infectada, pocos o ninguno de los huevos eclosionan. Sin embargo, cuando un macho infectado se empareja con una hembra infectada o cuando un macho no infectado se empareja con una hembra infectada, producen el mismo número de crías quecuando los machos y las hembras no infectados se aparean, esto maximiza el número de hembras infectadas producidas en cada generación, lo que beneficia Wolbachia porque solo se transmite a través de la línea materna.
"Esta es una estrategia extremadamente efectiva. En condiciones ideales lo permite Wolbachia para infectar a toda una población huésped en unas pocas generaciones o años ", dijo Bordenstein. Durante varios años, los científicos han estado buscando formas de utilizar esta bacteria natural para controlar los mosquitos que transmiten enfermedades humanas, y recientemente han tenido algunosnotables éxitos tempranos
Wolbachia normalmente no se encuentra en Aedes aegypti , el mosquito que propaga el virus del dengue, el zika y el chikungunya. Hace diez años, sin embargo, un equipo de científicos australianos descubrió que cuando Wolbachia se introduce en Aedes, evita que estos virus de enfermedades crezcan. Eso llevó a la creación de una colaboración internacional sin fines de lucro llamada "Eliminar el dengue".
Los resultados han sido extremadamente prometedores, por lo que los grupos están realizando estudios de campo en todo el mundo para determinar la forma más efectiva de usar Wolbachia para controlar el zika y el dengue, que se considera la enfermedad viral transmitida por mosquitos más importante y de mayor propagación en el mundo.
Otras iniciativas como "MosquitoMate" en Kentucky también están utilizando este enfoque para suprimir el tamaño de las poblaciones de mosquitos mediante la liberación de mosquitos machos infectados que esterilizan a las hembras no infectadas en la naturaleza a través de CI.
"Hay dos enfoques básicos para usar Wolbachia para eliminar o frenar la propagación de virus como el dengue y el zika ", dijo Bordenstein.
El enfoque estable, llamado reemplazo de la población, es introducir a hombres y mujeres infectados con Wolbachia por lo que propagan la bacteria por sí mismos hasta que eventualmente reemplazan a la población residente. A medida que se propagan, el riesgo de dengue y transmisión del Zika disminuye porque Wolbachia evita que estos virus de enfermedades se repliquen
El segundo enfoque, llamado supresión de la población, es introducir un gran número de machos infectados. Debido a que las hembras no infectadas que se aparean con machos infectados no se reproducen, esto reduce el tamaño de la población objetivo de insectos portadores de enfermedades o plagas agrícolas.
El primer enfoque es lento pero constante y eventualmente debería conducir a la reducción o eliminación virtual de la transmisión de la enfermedad. El segundo enfoque es más rápido pero la población de insectos puede recuperarse, por lo que debe administrarse repetidamente.
Los investigadores de Vanderbilt descubrieron que el uso de ingeniería genética para insertar el Wolbachia los genes CI en los insectos infectados pueden fortalecer el efecto de incompatibilidad y, por lo tanto, disminuir significativamente la tasa de eclosión de las hembras no infectadas que se aparean con machos infectados. Como resultado, puede aumentar la tasa de propagación de la bacteria.
Este resultado plantea dos posibilidades, que son el tema de la solicitud de patente: una es transformar directamente las cepas de Wolbachia insertando más copias de los genes CI. Cuando se usa para el reemplazo de la población, los insectos infectados con este "super- Wolbachia "debería extenderse más rápidamente y podría ser más efectivo cuando se usa para el reemplazo o la supresión de la población. El otro es insertar los genes CI en el genoma del insecto para que puedan causar CI directamente. Esto permitiría utilizar esta técnica para suprimirespecies de insectos que son resistentes a Wolbachia infección
Bordenstein y sus colegas han estado buscando los genes CI durante casi dos décadas y los rastrearon mediante secuenciación y comparación Wolbachia genomas de cepas que causan y no causan CI. Luego utilizaron el proceso de eliminación para rastrear los genes responsables. Descubrieron dos genes que parecían prometedores. Sin embargo, cuando los investigadores insertaron cada uno de estos genes en el genoma de la frutamoscas, fue un busto completo. Ninguno de ellos afectó la reproducción de las moscas: sus huevos eclosionaron normalmente.
"Sin embargo, cuando los probamos juntos, voló el techo", dijo Bordenstein. "Pudimos reproducir genéticamente y mejorar el efecto de CI en Drosophila".
Según los biólogos, el origen de los genes CI sigue siendo un misterio completo. Se encuentran en una parte de la Wolbachia genoma llamado módulo de asociación eucariota, que contiene genes que la bacteria parece usar para interactuar con su huésped.
Aparte de eso, los investigadores no tienen idea de dónde vienen. El siguiente paso de los investigadores es buscar los genes en las mujeres infectadas que contrarrestan la CI, que rescatan sus óvulos y les permiten eclosionar normalmente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Vanderbilt . Original escrito por David F Salisbury. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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