Los virus afectan a las bacterias del mismo modo que los virus como la influenza afectan a los humanos.
Algunos de los denominados bacteriófagos más grandes ahora se han encontrado en el intestino humano, donde devastan periódicamente las bacterias al igual que los brotes estacionales de gripe ponen a los humanos en niveles bajos, según un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de California en Berkeley..
Estos "megáfagos", que tienen genomas aproximadamente 10 veces más grandes que el fago promedio y el doble de fago que cualquier otro fago encontrado previamente en humanos, se encontraron en el tracto intestinal humano, pero solo de humanos que comen un alimento no occidental, alta en fibra y baja en grasas.
De manera reveladora, también se encontraron en las tripas de los babuinos y un cerdo, lo que demuestra que los fagos, que pueden transportar genes que afectan la salud humana, pueden moverse entre humanos y animales y tal vez transmitir enfermedades.
"Los fagos son conocidos por portar genes que causan enfermedades y genes que codifican la resistencia a los antibióticos", dijo Jill Banfield, quien lidera la iniciativa de microbiología del Instituto de Genómica Innovadora y es profesora de ciencias de la tierra y planetas de UC Berkeley y de ciencias ambientales, política y gestión. "El movimiento de los megafagos junto con el movimiento de sus bacterias huésped aumenta la posibilidad de que la enfermedad también se pueda mover entre los animales y los humanos, y que la capacidad para esto sea mucho mayor con los megafagos".
Y debido a que los megáfagos, que la mayoría de los biólogos no consideran "vivos", son más grandes que las formas de vida como las bacterias, difuminan la distinción entre lo que está vivo y lo que no.
"Estas enormes entidades llenan el vacío entre lo que pensamos como no vida y vida, y en cierto sentido, las hemos echado de menos", dijo Banfield.
Banfield y sus colegas informaron sus hallazgos en línea el 28 de enero en la revista Microbiología de la naturaleza .
fagos y CRISPR
Banfield es un pionero de la secuencia metagenómica, es decir, secuenciar simultáneamente todos los genes de una sopa de todos los organismos de una comunidad. Ella y sus colegas luego reconstruyen los genomas de cada criatura en la comunidad, a menudo activando microbios nunca antesAl explorar las comunidades microbianas en la escorrentía de la mina, los géiseres, el tracto intestinal humano y las profundidades subterráneas, descubrió tantos microbios nuevos a través de la secuencia metagenómica que el árbol de la vida tuvo que ser rediseñado para acomodarlos a todos.
En el proceso, ha descubierto muchos genes de bacteriófagos, ya que los fagos se conocen formalmente. De hecho, el grupo CRISPR encontrado en algunas bacterias es un reservorio de fragmentos de genoma de fago que las bacterias conservan para recordarles infecciones previas de fagos, lo que permiteellos para defenderse rápidamente de las infecciones posteriores por el mismo fago. La proteína Cas9 movilizada por estas bacterias para atacar y cortar los invasores virales fue adaptada por científicos de la Universidad de Berkeley y la Universidad de Viena como una herramienta poderosa, CRISPR-Cas9, que ha revolucionado la biología yrevitalizó el campo de la terapia génica.
Mientras secuenciaba bacterias intestinales de personas en Bangladesh, parte de un estudio dirigido por la colaboradora Joanne Santini del University College de Londres para explorar los efectos del agua contaminada con arsénico en la flora intestinal, Banfield identificó estos megáfagos. Una vez que había reunido a todosElla observó que todos ellos eran 10 veces más grandes que el fago promedio encontrado en otros microbiomas. Para acomodar los genomas hinchados de estos fagos, su empaque, llamado cápside, es presumiblemente más grande que el de otros fagos conocidos, posiblemente entre 200 y300 nanómetros de ancho
Ella y sus colegas encontraron un segmento CRISPR en un tipo de bacteria, Prevotella, que contenía fragmentos de ADN de megafagos, lo que sugiere que la presa de megafagos en Prevotella principalmente. Prevotella no es común en personas que comen una dieta occidentalizada, con mucha carne,grasa y azúcar, y menos microbiomas intestinales de aquellos que comen una dieta no occidental "cazadora-recolectora" han sido secuenciados.
Prevotella también se asocia con infecciones del tracto respiratorio superior y es frecuente en la enfermedad periodontal, según la coautora Joanne Santini. Esto significa que el nuevo megáfago puede abrir el desarrollo de nuevos tratamientos basados en fagos para las infecciones causadas por Prevotella.
microbiomas cazador-recolector
Banfield y su equipo llamaron al grupo o grupo de megáfagos "fago Lak" después del área de Bangladesh donde los encontraron, Laksam Upazila. Posteriormente, la primera autora Audra Devoto encontró fagos Lak en los microbiomas intestinales de los miembros del cazador-recolectorLa tribu Hadza de Tanzania, en dos grupos sociales separados de babuinos que se habían estudiado en Kenia y en la microbiota intestinal de cerdos de granjas danesas.
"Los fagos Lak en el cerdo están más estrechamente relacionados con los humanos que los babuinos, por lo que es bastante probable que estos fagos se muevan a través de cohortes de animales", dijo Banfield. "Sospechamos que Prevotella y el fago Lak fueron adquiridos recientementepor los babuinos, porque los babuinos tienen muy poca resistencia a ellos y están muy extendidos entre ellos "
Se sabe que los fagos portan genes que exacerban muchas enfermedades humanas. Pueden transportar genes que codifican las toxinas del botulismo, el cólera y la difteria, por ejemplo, empeorando los síntomas de las personas infectadas con la bacteria. Uno de los objetivos de Banfield es ver cómo las poblacionesdel fago y las bacterias de las que se alimentan en el intestino cambian con el tiempo y con la dieta, y cómo eso afecta la salud.
En los cuatro humanos cuyos microbiomas intestinales fueron muestreados, el equipo encontró niveles cambiantes de fago y Prevotella con el tiempo, lo que indica un ciclo constante donde las poblaciones crecientes de fagos reducen las poblaciones bacterianas, seguido de una caída en el fago que permite que Prevotella se recupere.
Banfield especula que los megáfagos tienen genomas más grandes para producir las proteínas necesarias para evitar que el huésped bacteriano interfiera con los esfuerzos del fago para hacer más copias de sí mismo, un proceso que lleva más tiempo debido al genoma más grande.
Banfield y su laboratorio en el Innovative Genomics Institute, una iniciativa conjunta de UC Berkeley / UCSF para desplegar ampliamente CRISPR-Cas9, están buscando megafagos en otras bases de datos metagenómicas, y esperan aprender más sobre cómo funcionan y si albergan interesantes yproteínas potencialmente útiles.
"Estos genomas están llenos de proteínas de función desconocida, probablemente vías para procesos que ni siquiera se han imaginado hasta la fecha. Hay mucha biología nueva por descubrir en estos nuevos genomas", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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