Cerdanyola del Vallès, 28 de febrer del 2019

  L’equip del IBV, en col·laboració amb la Universitat de Glasgow, ha revelat el mecanisme molecular que regula la presa de decisions del cicle vital en certs bacteriòfags. L’estudi apareix publicat en la revista Molecular Cell i podria tenir aplicacions futures en el camp de la biotecnologia.

Els bacteriòfags són virus que infecten exclusivament els bacteris i estan considerats els organismes més abundants del planeta. Poden tenir cicles vitals lítics o lisogènics. En el cicle lític, una pic injectat el seu genoma en el bacteri hoste, el bacteriòfag es reprodueix parasitant la maquinària molecular del bacteri i, finalment, trenca la membrana de la cèl·lula que l’alberga alliberant alhora la seva progènie. En canvi, si segueix un cicle lisogènic, el genoma que s’injecta a l’hoste s’insereix a l’ADN bacterià i roman latent, replicant-se com a part del genoma del bacteri i, sota el senyal d’un activador específic, activa el seu cicle lític trencant el bacteri per escampar les seves noves còpies.

Alberto Marina, investigador del CSIC al IBV, explica que "tot i que alguns bacteriòfags només presenten cicle lític, altres poden alternar entre aquest cicle i el lisogènic. Però la nostra comprensió del mecanisme molecular que sustenta aquesta decisió un cop el bacteriòfag ha infectat el bacteri hoste és molt limitada."

Els científics del IBV han investigat un nou sistema de presa de decisions que s’ha descobert recentment en bacteriòfags que infecten a bacteris del gènere Bacillus, i que es coneix como ‘arbitrium’. "La comunicació mitjançant ‘arbitrium’ depèn de la producció i secreció d’un hexapèptid, anomenat AimP, durant el cicle lític. Per tant, el nivell d’AimP en el medi és un indicador de la quantitat de bacteriòfags actius. Aquests poden mesurar els nivells gràcies a la proteïna AimR, un factor de transcripció que és regulat per AimP i que controla l’expressió del regulador negatiu de la lisogènia. D’aquesta manera, el bacteriòfag pot decidir entre el cicle lític o lisogènic en funció del nombre de bacteriòfags competidors i, per tant, de la possibilitat de trobar un bacteri hoste lliure", afegeix Marina.

"El focus del nostre estudi ha consistit en esbrinar les estructures cristal·lines de la proteïna AimR del bacteriòfag de Bacillus subtilis, SPbeta. Aquesta informació estructural s'ha obtingut mitjançant la tècnica de difracció de raigs X de la línia de llum XALOC al Sincrotró ALBA i ens ha servit per comprendre les bases moleculars del mecanisme de comunicació ‘arbitrium’", conclou Francisca Gallego del Sol, tècnica especialitzada de l’IBV. Els resultats proporcionen informació important sobre aquesta nova via reguladora i revelen claus de com controlar els cicles vitals d’una àmplia família de bacteriòfags, obrint la porta a importants aplicacions biotecnològiques.

Esquerra: bacteriòfags del gènere Caudovirales i la família Siphoviridae, similars a SPbeta. Imatge: Laura Miguel Romero.Dreta: estructura de SPbeta AimR unida a AimP.

Referència: Francisca Gallego del Sol, José R. Penadés, Alberto Marina. Deciphering the Molecular Mechanism Underpinning Phage Arbitrium Communication Systems. Molecular Cell. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.01.025

Font:

CSIC Comunicación