Cerdanyola del Vallès, 28 de febrero de 2019

  El equipo del IBV, en colaboración con la Universidad de Glasgow, ha revelado el mecanismo molecular que regula la toma de decisiones del ciclo vital en ciertos bacteriófagos. El estudio aparece publicado en la revista Molecular Cell y podría tener aplicaciones futuras en el campo de la biotecnología.

Los bacteriófagos, también llamados fagos, son virus que infectan exclusivamente a las bacterias y están considerados los organismos más abundantes del planeta. Los fagos pueden tener ciclos vitales líticos o lisogénicos. En el ciclo lítico, una vez inyectado su genoma en el hospedador bacteriano, el fago se reproduce parasitando la maquinaria molecular de la bacteria y, finalmente, rompe la membrana de la célula que lo alberga liberando al mismo tiempo su progenie. Por el contrario, si sigue un ciclo lisogénico, el genoma que inyecta el fago a su hospedador se inserta en el ADN bacteriano y permanece latente como un profago, replicándose como parte del genoma de la bacteria y, bajo la señal de un activador específico, activa su ciclo lítico rompiendo la bacteria para esparcir sus nuevas copias.

Alberto Marina, investigador del CSIC en el IBV, explica que "aunque algunos fagos solo presentan ciclo lítico, otros pueden alternar entre este ciclo y el lisogénico. Pero nuestra comprensión del mecanismo molecular que sustenta esta decisión una vez el fago ha infectado la bacteria hospedadora es muy limitada."

Los científicos del IBV han investigado un nuevo sistema de toma de decisiones que se ha descubierto recientemente en fagos que infectan a bacterias del género Bacillus, y que se conoce como ‘arbitrium’. "La comunicación mediante ‘arbitrium’ depende de la producción y secreción de un hexapéptido, llamado AimP, durante el ciclo lítico. Por lo tanto, el nivel de AimP en el medio es un indicador de la cantidad de fagos activos. Los fagos pueden medir estos niveles gracias a la proteína AimR, un factor de transcripción que es regulado por AimP y controla la expresión del regulador negativo de la lisogenia. De este modo, el fago puede decidir entre el ciclo lítico o lisogénico en función del número de fagos competidores y, por consiguiente, de la posibilidad de encontrar una bacteria hospedadora libre", añade Alberto Marina.

"El núcleo de nuestro trabajo ha consistido en dilucidar las estructuras cristalinas de la proteína AimR del fago de Bacillus subtilis, SPbeta. Esta información estructural se ha obtenido mediante la técnica de difracción de rayos X de la línea de luz XALOC en el Sincrotrón ALBA y nos ha servido para comprender las bases moleculares del mecanismo de comunicación ‘arbitrium’", concluye Francisca Gallego del Sol, técnica especializada en el IBV. El trabajo proporciona información importante sobre esta nueva vía reguladora y revela claves de cómo controlar los ciclos vitales de una amplia familia de fagos, abriendo la puerta a importantes aplicaciones biotecnológicas.

Izquierda: fagos del género Caudovirales y la familia Siphoviridae, similares a SPbeta. Imagen: Laura Miguel Romero. Derecha: estructura de SPbeta AimR unida a AimP.

Referencia: 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

Fuente:

CSIC Comunicación