Protección contra virus: la versión pasiva

Los seres humanos solemos centrarnos en los virus y las bacterias debido a su papel en la causa de diversas enfermedades, a veces graves. Sin embargo, un fenómeno igualmente fascinante, aunque menos conocido, es la batalla en curso entre las bacterias y los bacteriófagos (virus que atacan específicamente a las bacterias y las infectan).

Esta lucha, que tiene lugar en los océanos, impulsa la coevolución de estas dos poblaciones.

En algunas regiones oceánicas, las infecciones víricas son una de las principales causas de mortalidad bacteriana.

Un nuevo estudio, publicado en Nature Microbiology por investigadores de Israel, revela un modo de resistencia hasta ahora desconocido. El estudio fue dirigido por la profesora Debbie Lindell, la ex estudiante de doctorado Dra. Sofia Zborovsky (actualmente becaria postdoctoral en el Reino Unido) y el estudiante de doctorado Ran Tahan.

El grupo de investigación de la profesora Lindell ha estado explorando este campo durante años y ya ha hecho descubrimientos espectaculares sobre las interacciones entre bacteriófagos y bacterias en entornos marinos.

Su nuevo estudio descubre un mecanismo de defensa pasivo basado en un nivel excepcionalmente bajo de moléculas involucradas en la traducción de material genético, el proceso que conduce a la formación de proteínas.

La investigación se centra en la bacteria marina Synechococcus y su interacción con el bacteriófago Syn9.

Qué es Synechococcus?

• Synechococcus es un género de cianobacterias marinas que desempeñan un papel crucial en la fotosíntesis oceánica, contribuyendo significativamente a la producción primaria global y al ciclo del carbono.
• Se encuentra ampliamente distribuido en los océanos y es uno de los organismos fotosintéticos más abundantes del planeta.
• Al ser parte fundamental de la base de la cadena trófica marina, su abundancia y actividad influyen directamente en la productividad de los océanos.

Synechococcus , una cianobacteria, es un productor primario que genera alimentos a partir de sustancias inorgánicas y produce oxígeno mediante la fotosíntesis.

Estas bacterias son cruciales para la producción de oxígeno atmosférico y están en la base de la cadena alimentaria oceánica. Sin mecanismos de defensa, Synechococcus probablemente se habría extinguido debido a las amenazas que enfrenta por parte de bacteriófagos como Syn9.

Qué es el bacteriófago Syn9?

• Syn9 es un bacteriófago (virus de bacterias) que infecta específicamente a ciertas cepas de Synechococcus.
• Es un fago lítico, lo que significa que infecta la célula huésped, secuestra su maquinaria celular para replicarse y finalmente lisa (rompe) la célula, liberando nuevos viriones al medio.
• Tiene un genoma de ADN de doble cadena (dsDNA).

El estudio describe un escenario evolutivo donde la protección surge de un nivel reducido de ARNt (ARN de transferencia), una molécula crítica para la traducción genética.

Interacción entre Synechococcus y Syn9

1. Reconocimiento y Adhesión:
   • Syn9 reconoce receptores específicos en la membrana celular de Synechococcus para adherirse e iniciar la infección.
2. Inyección del Material Genético:
   • Syn9 inyecta su ADN viral en el citoplasma de la bacteria.
3. Secuestro de la Maquinaria Celular:
   • El virus utiliza la maquinaria celular de Synechococcus para replicar su ADN y producir proteínas virales.
4. Lisis Celular:
   • Una vez que se han ensamblado suficientes partículas virales, la célula huésped se rompe (lisis), liberando nuevos fagos Syn9 al medio para infectar más células.
5. Impacto en la Comunidad Microbiana:
   • La lisis de Synechococcus libera nutrientes orgánicos y celulares al medio, lo que puede ser aprovechado por otras bacterias y microorganismos.
   • Esta interacción afecta los ciclos biogeoquímicos, especialmente el ciclo del carbono y del nitrógeno en los océanos.

Protección contra virus

“Los estudios sobre la resistencia suelen centrarse en los genes que proporcionan una defensa activa contra la infección«, nos explicó Lindell.

“Sin embargo, no todas las defensas se derivan de mecanismos activos; algunas, como la que hemos descubierto, surgen de una ‘resistencia pasiva”.

Nuestros hallazgos muestran que un nivel normal de ARNt reduce la resistencia bacteriana al virus, mientras que niveles bajos aumentan dicha resistencia.

Se trata de un modo pasivo de resistencia en el que la pérdida de una determinada función intracelular conduce a la resistencia contra la infección viral».

Lindell añadió que este mecanismo no impide que el fago entre en la célula bacteriana, pero detiene la formación de nuevos virus, lo que permite que la bacteria sobreviva.

“El hecho de que ciertas cepas de Synechococcus posean múltiples mecanismos de defensa y que ningún virus pueda infectarlas sugiere que las bacterias marinas han desarrollado varias capas de protección, algunas pasivas, que les permiten resistir una amplia gama de virus marinos.

Creemos que esta capa de defensa pasiva evolucionó gradualmente debido a la presión selectiva, donde las bacterias con niveles reducidos de ARNt sobrevivieron mejor y transmitieron sus características a las generaciones posteriores”.

Este fenómeno de resistencia pasiva, sugieren los investigadores, es probablemente más extendido de lo que se creía anteriormente y no se limita a las interacciones Synechococcus -Syn9.

Fuente: LatamIsrael