Encuentran mecanismo a través del cual los virus ‘buenos’ matan a las bacterias ‘malas’ y bloquean su reproducción; paso importante en batalla contra la resistencia a los antibióticos

Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv informa de un mecanismo a través del cual ciertos virus pueden atacar los sistemas de bacterias, destruirlas y bloquear su reproducción.

Los investigadores demostraron que el virus “bueno” (bacteriófago) es capaz de bloquear el mecanismo de replicación del ADN de la bacteria sin dañar el propio, y señalaron que la capacidad de distinguir entre uno mismo y los demás es crucial en la naturaleza. Explican que su descubrimiento revela un  fascinante aspecto de las relaciones mutuas entre bacterias y bacteriófagos. Esto puede conducir a una mejor comprensión de los mecanismos bacterianos para evadir los bacteriófagos.

Prof. Udi Qimron.

Desarrollando nuevas herramientas para combatir los patógenos bacterianos

El profesor Udi Qimron, de la Facultad de Medicina de Sackler, en la Universidad de Tel Aviv,  explica que la resistencia a los antibióticos de las bacterias es uno de los mayores desafíos que enfrentan los científicos en la actualidad. Una posible solución puede residir en una mayor investigación de la erradicación selectiva de bacterias mediante bacteriófagos “buenos. Es decir, comprender los mecanismos de los bacteriófagos para apoderarse de las bacterias como base para el desarrollo de nuevas herramientas para combatir los patógenos bacterianos.

Teniendo esta intención en mente, el estudio develó el mecanismo por el cual el bacteriófago toma el control de la bacteria. Los investigadores encontraron que una proteína bacteriófago, usa una proteína de reparación del ADN en la bacteria para cortar “astutamente” el ADN del patógeno mientras se repara. Dado que el propio ADN del bacteriófago no necesita esta proteína de reparación específica, está protegido de este procedimiento de corte. De esta manera, el bacteriófago “bueno” hace 3 cosas importantes:

  1. Distingue entre su propio ADN y el de las bacterias
  2. Destruye el material genético de las bacterias
  3. Bloquea la propagación y división celular de las bacterias

Mecanismo bacteriófago

El profesor Qimron añade: “El bacteriófago se aprovecha de la necesidad de reparación del ADN bacteriano, mientras que el bacteriófago en sí mismo no necesita este tipo específico de reparación. De esta manera, el bacteriófago destruye las bacterias sin sufrir ningún daño a sí mismo. La capacidad de distinguir entre uno mismo y los demás es de enorme importancia en la naturaleza y en diversas aplicaciones biológicas. Así, por ejemplo, todos los mecanismos antibióticos identifican y neutralizan sólo bacterias, con un efecto mínimo en las células humanas. Otro ejemplo es nuestro sistema inmunológico, que está orientado hacia el máximo daño a factores extraños, con mínima autolesión“.

Los investigadores descubrieron el proceso buscando diversos tipos de variantes bacterianas no afectadas por este mecanismo bacteriófago, aquellas que han desarrollado “inmunidad” a él. Esta investigación los llevó a los mecanismos bacterianos específicos afectados por la absorción de bacteriófagos.

Potencial para ser una herramienta en la interminable batalla contra las bacterias resistentes a los antibióticos

Descubrimos que las variantes bacterianas ‘inmunes’ simplemente dejaron de reparar su ADN en formas que son vulnerables al ataque de bacteriófagos, evadiendo así el mecanismo destructivo del bacteriófago. Al arrojar más luz sobre las formas en que los bacteriófagos atacan a las bacterias, nuestros hallazgos pueden servir como una herramienta en la interminable batalla contra las bacterias resistentes a los antibióticos”, concluye el Prof. Qimron.

El estudio “A phage mechanism for selective nicking of dUMP-containing DNA“, publicado en PNASProceedings of the National Academy of Sciences, fue dirigido por el profesor Udi Qimron, el Dr. Dor Salomon, el Dr. Tridib Mahata y Shahar Molshanski-Mor de la Facultad de Medicina de Sackler. Otros participantes incluyeron al Prof. Tal Pupko, Director de la Escuela Shmunis de Biomedicina e Investigación del Cáncer y también del nuevo Centro de Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial; Dr. Oren Avram de la Facultad de Ciencias de la Vida George S. Wise; y el Dr. Ido Yosef, el Dr. Moran Goren, la Dra. Miriam Kohen-Manor y la Dra. Biswanath Jana de la Facultad de Medicina Sackler.

Referencias

  1. Tridib Mahata, Shahar Molshanski-Mor, Moran G. Goren, Biswanath Jana, Miriam Kohen-Manor, Ido Yosef, Oren Avram, Tal Pupko, Dor Salomon y Udi Qimron; A phage mechanism for selective nicking of dUMP-containing DNA; PNAS 2021 118 (23) e2026354118; Publicado el 8 de junio de 2021; DOI:10.1073/pnas.2026354118; Disponible en el URL https://www.pnas.org/content/118/23/e2026354118

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