Las células bacterianas que normalmente colonizan nuestros intestinos pueden distinguirse de otras especies bacterianas usando lo que tradicionalmente se considera su enemigo: un virus. Los investigadores informan el 16 de abril en la revista Informes de celda que algunas bacterias usan virus que los han infectado es decir, fagos para el reconocimiento de sí mismos y, por lo tanto, muestran una mayor aptitud y repelen a los competidores que carecen de esta adaptación.
"Esta es la primera evidencia de que las células pueden distinguirse de los competidores relacionados mediante el uso de un virus", dice Thomas Wood, de la Universidad Estatal de Pensilvania, uno de los autores principales del estudio. "Las implicaciones son que deberíamosreevaluar la relación entre un virus y su huésped celular en que a veces hay beneficios al tener una infección viral ".
La idea para el estudio comenzó cuando Wood y su equipo notaron una línea de demarcación que se formó entre diferentes cepas de Escherichia coli K-12, pero no entre clones idénticos, ya que nadaban uno hacia el otro. Para investigar los mecanismos subyacentes, Wood, primeroel autor Sooyeon Song, de la Universidad Estatal de Pensilvania, y el coautor del estudio, Xiaoxue Wang, de la Academia de Ciencias de China, analizaron el comportamiento de la natación en su totalidad E. coli biblioteca K-12 de 4,296 extracciones de un solo gen.
Descubrieron que la línea de demarcación desapareció por completo por una sola mutación que afecta a un gen que se requiere para la replicación de algunos fagos. Los hallazgos sugirieron que las proteínas relacionadas con los fagos son responsables del autorreconocimiento bacteriano.
De acuerdo con esta idea, los investigadores encontraron que la línea de demarcación también se eliminó por un E. coli cepa K-12 que carece de los nueve profagos crípticos: genomas de bacteriófagos que se han integrado en los cromosomas bacterianos pero que no forman partículas activas de fagos ni rompen "lisan" sus células huésped. En particular, experimentos adicionales revelaron que el CPS profágico críptico-53 y una de sus proteínas, YfdM, fueron necesarias para la línea de demarcación.
Dado que CPS-53 es esencialmente inactivo en términos de lisis celular y producción de partículas de fago, los investigadores sospecharon que la línea de demarcación se forma a través de la lisis celular causada por un fago activo diferente. Descubrieron que exponer células bacterianas que contienen un lítico activoEl fago llamado SW1 a YfdM estimuló la producción de partículas de fago y causó la lisis de las células, principalmente las que carecían de SW1. Las mayores concentraciones de YfdM o partículas de fago produjeron líneas de demarcación más gruesas entre las células bacterianas. Los resultados sugieren que SW1 controla la formación de la línea de demarcaciónmediante el uso de una de las proteínas criptográficas profágicas del huésped, YfdM de CPS-53, para propagarse.
" E. coli utiliza las herramientas de su antiguo enemigo, que se atascó en su cromosoma, para trabajar con este nuevo virus SW1, que permanece principalmente en el exterior de la célula, básicamente navegando en la célula ", dice Wood." Entonces la célula bacterianaestá utilizando un nuevo virus, SW1, contra sus competidores y utilizando una proteína de un virus que atacó hace millones de años ".
Esta estrategia claramente benefició a las células huésped, que repelieron otras cepas que carecían de SW1 y mostraron una ventaja de crecimiento cuando se las desafió con partículas de fago de otras cepas. "Un nuevo virus, SW1, y una proteína de virus antigua, YfdM, se usan como herramientaspor la célula mientras busca alimento, y todas las bacterias generalmente mueren de hambre ", dice Wood." La idea básica es que la célula que transporta el virus SW1 no se mata tanto como la que no ha visto el virus SW1 antes. Entoncesla célula que transporta el virus SW1 está más en forma que la célula que carece del virus "
Este mecanismo de auto-reconocimiento recientemente descubierto permite que las bacterias formen grupos sociales, cooperando con los parientes mientras antagonizan a los no parientes durante comportamientos que pueden ser importantes para la nutrición, la virulencia, la protección, la detección de quórum y la formación de biopelículas ". Con frecuencia se piensa en las bacterias.de vivir individualmente, pero de hecho pueden buscar alimentos como grupos ", dice Wood." Para actuar como grupo, deben ser capaces de distinguirse de otras bacterias. En un tipo de actividad social, cuando se comunican, las células bacterianas secretan señales químicas para comunicarse. Ahora mostramos que las células utilizan virus para distinguirse de las bacterias estrechamente relacionadas ".
En futuros estudios, los investigadores planean investigar cómo SW1 evita atacar sus células huésped, en lugar de matar principalmente bacterias que carecen del virus. En última instancia, comprender cómo las células compiten podría ser útil para aplicaciones de biología sintética que imitan la naturaleza y usan bacterias en grupos."Además, si entendemos mejor cómo los virus eligen qué células atacar, quizás podamos estar en una mejor posición para usar virus para combatir infecciones bacterianas".
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