Virus que con bacterias con mano amiga

Los científicos que estudian los microorganismos del océano han encontrado algo que nunca habían visto antes. Un virus marino que contrae a ciertas bacterias fotosintéticas para que entren porque parece ofrecer una "mano amiga" al aportar recursos muy similares a los suyos para ayudarles a adquirir fósforo, un nutriente del que están desesperadamente escasos. Una vez dentro, el virus usa los recursos celulares del host para replicarse. Aproximadamente diez horas más tarde, las células del huésped explotan y liberan a la progenie viral nuevamente en el océano.
Qinglu Zeng y Sallie "Penny" W. Chisholm del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en los EE. UU. Escriben sobre sus hallazgos en la edición del 24 de enero de Biología actual.
Al principio, esto puede sonar como una vieja noticia: ya sabemos que los virus invaden las células anfitrionas y saquean sus recursos para replicarse. Pero lo nuevo de este descubrimiento es que el virus o fago transporta material genético, cooptado de hosts anteriores, que engaña al nuevo huésped para que use su propia maquinaria para activar los genes que siembran las semillas de su destrucción.
Debido a que las bacterias viven en una región del océano carente de fósforo, se estresan, el fósforo es vital para ellas. Esto pone su maquinaria de recolección de fósforo en marcha, y es este engranaje intensificado que el virus parece detectar y tentar a las bacterias para que acepten la oferta de una "mano amiga" de genes bacterianos casi idénticos a los del huésped abordado. Con los genes recién adquiridos, el huésped puede reunir más fósforo.
Este proceso nunca se ha informado antes en una relación virus-bacteria.
"Esta es la primera demostración de un virus de cualquier tipo, incluso aquellos muy estudiados en investigación biomédica, que explota este tipo de maquinaria reguladora en una célula anfitriona", dijo Chisholm a la prensa.
Chisholm, profesor de ingeniería civil y ambiental (CEE) y biología en el MIT, dijo que el proceso ha "evolucionado en respuesta a las presiones extremas de selección de la limitación del fósforo en muchas partes de los océanos mundiales".
Para su estudio, los autores utilizaron Prochlorococcus y su pariente cercano, Synechococcus. Entre ellos, estas dos bacterias producen aproximadamente un sexto del oxígeno en la atmósfera de la Tierra. Son abundantes en agua de mar.
Los virus que los atacan se llaman cianofagos: son aún más abundantes.
El mecanismo bacteriano en el que se centraron los investigadores es el sistema regulador de dos componentes que permite al microbio detectar y responder a lo que está sucediendo a su alrededor. El sistema impulsa al organismo a producir proteínas adicionales que se unen al fósforo y lo transportan a la célula.
El virus o fago ha adquirido un gen que codifica esta misma proteína.
Zeng dijo que tanto el fago como su huésped bacteriano tienen los genes que codifican las proteínas que se unen y transportan el fósforo a la célula, y en su estudio descubrieron que el sistema regulador de dos componentes del anfitrión puede regularlos a ambos.
"El lado positivo de la infección para las bacterias es que obtendrán más aglutinantes de fósforo del fago y tal vez más de fósforo, aunque las bacterias están muriendo y el fago en realidad está usando el fósforo para sus propios fines", dijo Zeng.
Los autores sugieren que sus hallazgos indican que el fago y la bacteria del huésped han evolucionado lado a lado.
David Shub es profesor de ciencias biológicas en la Universidad Estatal de Nueva York en Albany y no participó en el estudio. Dijo que los virus han tomado genes para una ruta metabólica de sus células anfitrionas y que los autores tienen:
"... demostraron que estos genes virales particulares están regulados por la cantidad de fosfato en su entorno, y también que usan las proteínas reguladoras ya presentes en sus células hospedadoras en el momento de la infección. La importancia de este documento es la revelación de un estrecha relación evolutiva entre esta bacteria en particular y los virus que buscan destruirla ".
Chisholm dijo que sus hallazgos son una prueba más de la "increíble intimidad de la relación del fago y el huésped".
Ella y sus colegas ahora planean explorar las funciones de otros genes que los fagos se han apropiado de las células anfitrionas. Esto podría brindar una mayor comprensión de las presiones selectivas que impulsan estas interacciones fago-huésped en los océanos abiertos.
"La mayoría de lo que entendemos sobre fagos y bacterias proviene de microorganismos modelo utilizados en la investigación biomédica. El entorno del cuerpo humano es dramáticamente diferente al de los océanos abiertos, y estos fagos oceánicos tienen mucho que enseñarnos sobre procesos biológicos fundamentales, "dijo Chisholm.
Los fondos de la Fundación Gordon y Betty Moore, el programa CMORE de la Fundación Nacional de Ciencias y el programa de Oceanografía Biológica, y el Departamento de Energía de EE. UU. Ayudaron a pagar el estudio.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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