Debajo de la superficie del océano, un virus está secuestrando el metabolismo del organismo más abundante en la Tierra. Eso puede ser de interés para aquellos de nosotros que respiramos por encima de nosotros.
Los científicos de la Universidad de Rice analizaron el papel de las proteínas de ferredoxina producidas cuando los fagos alteran la capacidad de Prochlorococcus marinus para almacenar carbono y contrarrestar el efecto de gases de efecto invernadero derivado del consumo de combustibles fósiles.
P. marinus es una cianobacteria fotosintética que reside principalmente en los trópicos y subtrópicos, donde se estima que entre 10 y 27 un octillón de ellos usan la luz solar para producir oxígeno y almacenan colectivamente cuatro gigatoneladas de carbono al año. Parte de este carbono proporcionamaterias primas críticas para otros organismos marinos.
Pero los fagos no son sus amigos. El virus se fortalece al robar la energía que produce la bacteria de la luz, reprogramando el genoma de su víctima para alterar la forma en que transfiere electrones.
P. marinus y su mecanismo de almacenamiento de carbono es sensible a la temperatura, por lo que vale la pena observar cómo el cambio climático calienta los océanos y extiende su alcance, dijo Ian Campbell, investigador postdoctoral de Rice y autor principal del estudio en el Revista de Química Biológica .
"El crecimiento en el rango de este organismo en los océanos podría aumentar el carbono total almacenado por estos microbios", dijo. "Alternativamente, los virus que infectan estas bacterias podrían alterar la fijación del carbono y potencialmente evitar la toma de gigatones de carbonofuera del aire anualmente, según una proyección reciente "
Campbell dijo que el objetivo del estudio era explorar la variedad de formas en que los virus interactúan con sus anfitriones. En el proceso, los investigadores descubrieron que los fagos controlan el flujo de electrones en el propio huésped, reconectando el metabolismo de la bacteria ". Cuando el virusinfecta, detiene la producción de proteínas bacterianas y la reemplaza con sus propias variantes ", dijo." Lo comparo con poner un sistema operativo diferente en una computadora ".
Los investigadores utilizaron técnicas de biología sintética para mezclar y unir proteínas de fago y cianobacterias para estudiar cómo interactúan. Una parte del estudio dirigido por el bioquímico de Rice George Phillips también determinó por primera vez la estructura de una proteína clave de ferredoxina de cianófago.
"Un fago generalmente iría a una célula y lo mataría todo", dijo Jonathan Silberg, biólogo sintético de Rice, científico principal del estudio y director del programa de Sistemas, Biología Sintética y Física de la universidad.
"Pero los resultados de Ian sugieren que estos fagos están estableciendo un mecanismo de control complejo", dijo. "No diría que han zombificado a sus anfitriones, porque permiten que las células continúen haciendo su propia limpieza. Pero ellos 'también están conectando sus propias ferredoxinas, como los cables de alimentación, para ajustar el flujo de electrones ".
en lugar de trabajar directamente con cianófagos y P. marinus Campbell y su equipo utilizaron herramientas de biología sintética para reprogramar mucho más grande y mejor entendido Escherichia coli bacterias para expresar genes que imitan las interacciones entre los dos.
"Tomar un fago y una cianobacteria del océano y tratar de estudiar la biología, especialmente el flujo de electrones, sería realmente difícil de hacer a través de la bioquímica clásica", dijo Silberg. "Ian literalmente tomó socios tanto del fago como del huésped,los unió codificando su ADN en otro sistema celular y fue capaz de desarrollar rápidamente algunos resultados interesantes.
"Es una aplicación interesante de la biología sintética para comprender cosas complejas que de otro modo serían difíciles de medir", dijo.
Los investigadores sospechan la proteína que modelaron E. coli , la ferredoxina del fago Prochlorococcus P-SSM2, no es nada nuevo. "La gente sabía que los fagos codifican diferentes cosas que hacen la transferencia de electrones, pero no sabían cómo conectar los cables entre el fago y el huésped", dijo Silberg ".Tampoco sabían mucho sobre la evolución del fago. La estructura deja en claro que este fago se puede rastrear a proteínas ancestrales específicas involucradas en la fotosíntesis ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :