Un grupo de investigación do Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV), do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC), realizou un estudo que achega novas claves sobre as bases moleculares do sistema de comunicación que utilizan os bacteriófagos para despregar a súa estratexia ao infectar as bacterias. Os resultados do estudo abren a posibilidade a que distintas especies de fagos poidan comunicarse entre si. Aínda que se descoñece a función biolóxica desta comunicación, o achado podería utilizarse para activar estes microorganismos contra bacterias patóxenas ou resistentes a antibióticos.
Os bacteriófagos (tamén chamados fagos) son os organismos máis abundantes da Terra, virus que só infectan as bacterias con estratexias que varían segundo os seus ciclos de vida: lisis ou lisoxenia. No ciclo lítico, tras infectar á bacteria multiplícanse xerando diversas copias que se verten ao medio ao destruír (lisar) a bacteria infectada. No lisoxénico, intégranse no xenoma da bacteria sen danala, pasando a formar parte dela durante xeracións. Neste estado poden recibir un sinal activador e pasar ao ciclo lítico, xerando novas copias e lisando (destruíndo) a célula hospedadora, algo similar aos virus do herpes ou hepatite delta en humanos.
Os fagos poden elixir entre ambas estratexias, aínda que na maior parte dos casos descoñécense as razóns. Recentemente, descubriuse un mecanismo chamado arbitrium (decisión, en latín) que utilizan algúns fagos para tomar esta decisión entre lisis ou lisogenia. “É un sistema sinxelo e elegante que utilizan os fagos para comunicarse e avaliar a cantidade de parentes que hai no medio en relación ás bacterias dispoñibles para infectar”, explica Alberto Marina, investigador que dirixe a Unidade de Cristalografía de Macromoléculas do IBV-CSIC que realizou o estudo.
Unha vez infectada a bacteria, o fago produce unha mensaxe (unha pequena molécula chamada AimP), que verte ao medio e é oída polo receptor que producen outros fagos en bacterias veciñas, decidindo entre un ciclo vital ou outro. “Se as bacterias veciñas non están infectadas, os niveis de AimP serán baixos e o fago desenvolverá lisis, producindo máis proxenie e infectando as bacterias dispoñibles. Pola contra, se as bacterias circundantes están infectadas, os niveis de AimP serán altos e o fago manterase en lisoxenia, debido a que, se xera proxenie, esta non atoparía bacterias libres que infectar”, describe Francisca Gallego, técnica de investigación do CSIC no IBV e primeira asinante do traballo.
Comunicación entre fagos
Segundo a descrición inicial de arbitrium, un fago só se comunicaría coa súa proxenie, utilizando para iso cada fago unha molécula AimP de secuencia diferente. É dicir, cada fago fala só cos seus parentes. Con todo, o equipo do IBV, en colaboración co grupo de José R. Peneadés, do Centre for Molecular Biology and Infection (Imperial College, Londres), caracterizou o sistema arbitrium dun novo fago (Katmira, que infecta á bacteria Bacillus subtilis) mediante difracción de raios X, confirmando o mecanismo molecular da decisión entre lisis e lisoxenia en fagos con sistema arbitrium.
“A comparación de distintos sistemas permitiunos comprender como se le a molécula AimP, mostrando que a diferenciación entre mensaxes é débil”, asegura Alberto Marina. Segundo o investigador do IBV, isto abre a porta a unha regulación cruzada entre fagos na regulación da decisión entre lisis-lisoxenia. “Ademais de definir as bases moleculares do sistema arbitrium, con este traballo poñemos de manifesto que é posible que diferentes fagos se comuniquen entre eles, o que se denomina cros-talk, e que tamén uns poidan controlar a outros (cros-regulation). Isto supón un novo avance na comunicación dentro o mundo microbiano”.
Aínda queda por dilucidar a función biolóxica desa comunicación, é dicir, se os fagos a utilizan para cooperar, enganar (difundindo fake news á contorna) ou competir. No terreo das aplicacións do estudo, Marina destaca que “os resultados obtidos permitirían utilizar o sistema arbitrium dentro do campo da terapia fágica, que consiste en utilizar os fagos para loitar contra bacterias patoxénicas ou multirresistentes a antibióticos, respectando as bacterias comensais e beneficiosas. É dicir, utilizalos como antibióticos de altísima precisión”.
Referencia: Insights into the mechanism of action of the arbitrium communication system in SPbeta phages (Publicado en Nature Communications)
