Investigadores de la Escuela Shmunis de Biomedicina e Investigación del Cáncer de la Universidad de Tel Aviv [TAU] han descifrado un novedoso y complejo proceso de toma de decisiones que ayuda a los virus a elegir volverse desagradables o permanecer amigables con su huésped bacteriano. En un nuevo artículo, describen cómo los virus cooptan un sistema inmunológico bacteriano, destinado a combatir virus como ellos, en este proceso de toma de decisiones.
El estudio fue dirigido por Polina Guler, estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor Avigdor Eldar, además de otros miembros del laboratorio, en la Escuela Shmunis de Biomedicina e Investigación del Cáncer de la Facultad de Ciencias de la Vida George S. Wise. El artículo fue publicado en Nature Microbiology (La comunicación de Arbitrium controla la lisogenia de los fagos mediante la modulación no letal de un sistema de defensa toxina-antitoxina del huésped).
Prof. Avigdor Eldar y Prof. Polina Guler
Los bacteriófagos, también conocidos como fagos, son tipo de virus que infectan bacterias y utilizan las bacterias infectadas para replicarse y propagarse. Aunque la palabra “bacteriófago”, que significa “bacteria devoradora” en griego antiguo, sugiere destrucción, muchos fagos pueden adoptar un modo “dormido”, en el que el virus se incorpora al genoma bacteriano. De hecho, en este modo de acción, el virus puede incluso tener una relación simbiótica con la bacteria y sus genes pueden ayudar a su huésped a prosperar.
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En general, Eldar explica que los fagos suelen preferir permanecer en el modo latente, “durmiente”, en el que las bacterias “cuidan” sus necesidades y les ayudan a replicarse de forma segura. Investigaciones anteriores publicadas por el laboratorio Eldar han demostrado que la toma de decisiones de los fagos utiliza dos tipos de información para decidir si permanecen inactivos o se vuelven violentos: el “estado de salud” de su huésped y señales del exterior que indican la presencia de otros fagos alrededor, según publicación en Jewish Press.
“Un fago no puede infectar una célula que ya está ocupada por otro fago. Si el fago identifica que su huésped está comprometido pero también recibe señales que indican la presencia de otros fagos en el área, opta por permanecer con su huésped actual, con la esperanza de recuperarse. Si no hay ninguna señal externa, el fago “entiende” que podría haber espacio para él en otro huésped cercano y se volverá violento, se replicará rápidamente, matará al huésped y pasará al siguiente objetivo”, explica Eldar.
El nuevo estudio descifra el mecanismo que permite al virus tomar estas decisiones. “Descubrimos que en este proceso el fago en realidad utiliza un sistema que las bacterias desarrollaron para matar a los fagos”, dice Guler. Si no detecta una señal de otros fagos, lo que indica que tiene buenas posibilidades de encontrar nuevos huéspedes, el fago activa un mecanismo que desactiva el sistema de defensa. “El fago cambia a su modo violento y, con el sistema de defensa neutralizado, es capaz de replicarse y matar a su huésped”, describe Guler. “Si el fago detecta altas concentraciones de la señal, en lugar de desactivar el sistema de defensa, utiliza su actividad de defensa para activar su modo latente”.
“La investigación reveló un nuevo nivel de sofisticación en esta carrera armamentista entre bacterias y virus”, añade Eldar. La mayoría de los sistemas de defensa bacterianos contra los fagos se estudiaron en el contexto de virus que siempre son violentos. Se sabe mucho menos sobre los mecanismos de ataque y la interacción con virus que están en modo latente. “Las bacterias también tienen interés en mantener el virus en modo latente, ante todo para evitar su propia muerte, y también porque los genes del fago latente podrían incluso contribuir a las funciones bacterianas”, dice Eldar.
“Este hallazgo es importante por varias razones. Una razón es que algunas bacterias, como las que causan la enfermedad del cólera en los humanos, se vuelven más violentas si llevan fagos latentes en su interior; las principales toxinas que nos dañan en realidad están codificadas por el genoma del fago”, explica Eldar. “Otra razón es que los fagos pueden servir potencialmente como sustitutos de los antibióticos contra las bacterias patógenas. Finalmente, la investigación con fagos puede conducir a una mejor comprensión de los virus en general y muchos virus que infectan a humanos también pueden alternar entre modos latentes y violentos”.
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