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» » » Virus contra bacterias, escalada armamentística


Referencia: NewScientist.com .
por Michael Marshall, 28 de febrero 2013

En esta ocasión estudiamos al virus bacteriófago ICP1, y su víctima propiciatoria, la bacteria Vibrio cholerae. Su hábitat se ha localizado en el sur de Asia, y su ocupación, luchar a muerte.

El diminuto virus, de apenas 200 nanómetros de largo, está a punto de infectar a su víctima favorita, la Vibrio cholerae, la especie que causa el cólera. Esta bacteria tiene un vasto arsenal de defensas que le ayudan a deshacerse de los virus, pero esta vez no lo conseguirá.

Esta vez el atacante, el ICP1, tiene un arma secreta. Lleva un conjunto de genes heredados en el sistema inmune que seguramente uno de sus antepasados ​​le robó a una víctima anterior. Los genes inmunes son normalmente una forma de auto-defensa, pero el ICP1 lo usa como arma de asalto. Y con este potente armamento domina las defensas de la bacteria.

Bacterias saludables

La mayoría de los seres vivientes tienen un sistema inmune innato: un conjunto de mecanismos que combaten las infecciones potenciales. Los humanos, por ejemplo, tenemos células llamadas fagocitos que se comen a las bacterias invasoras, y las bacterias tienen enzimas especiales que se agarran al ADN viral y lo rompen en pedacitos.

Sin embargo, algunos organismos también tienen un sistema inmune adaptativo, es decir, que "recuerda" las enfermedades a las que ha estado expuesto, así que la próxima vez que se encuentren podrá manejarlos mejor. Esta es la base de la vacunación, que utiliza versiones debilitadas de una enfermedad y nos prepara para cuando sea real. Hasta 2007, se pensaba que sólo los vertebrados tenían un sistema inmune adaptativo.

Pero, de hecho, son muchos los organismos unicelulares que también tienen uno. Las bacterias suelen llevar repetitivas secuencias genéticas llamadas CRISPR, que las protege contra los virus.

Cuando una bacteria es atacada por un virus, copia una pequeña pieza de ADN del virus y lo almacena en los CRISPR. La bacteria entonces estará mejor preparada para luchar contra el virus, puede adquirir resistencia, de forma parecida a la resistencia humana a la adquisición de una enfermedad.

Los CRISPR son como una biblioteca de enfermedades, ahí están almacenadas las infecciones pasadas. Si el mismo tipo de virus ataca de nuevo, la bacteria está preparada para responder. Cualesquiera genes virales que entren en la célula serán rápidamente marcadas para su destrucción.

Para ello, la bacteria hace copias de las muestras del ADN viral. Éstas flotan dentro de la célula y se adhieren a cualquier gen del virus que encuentran. En ese momento es cuando entran en escena una familia de proteínas conocidas como proteínas Cas, y empiezan a cortar en pedazos los genes del virus.

La bacteria puede almacenar nuevos recuerdos mediante la incorporación de nuevos fragmentos de ADN cada vez que es atacada, dice John van der Oost, de la Universidad de Wageningen, en los Países Bajos. "Así es el sistema inmune, es adaptativo". Este sistema se halla en el 40 por ciento de las bacterias y en el 90 por ciento de las arqueas, lo que significa que los sistemas inmunitarios adaptativos de los vertebrados están lejos de ser únicos.

Cambiando las tornas

Pero la guerra no ha terminado. Los virus también son muy adaptativos. Según Andrew Camilli, de la Tufts University en Boston y sus colegas, el ICP1 contraataca, logrando lo impensable en esta escalada armamentística, y consigue aprovechar el sistema CRISPR en su propio beneficio.

Camilli descubrió el ICP1 en 2011, y encontró que era bastante común en las bacterias del cólera en Bangladesh. La sorpresa fue cuando su equipo encontró que el ICP1 tenía sus propios CRISPR, y los genes de las proteínas Cas, probablemente robados de alguna bacteria.

Mientras Camilli miraba las muestras genéticas almacenadas en los CRISPR del virus, se encontró que dos de ellos eran idénticos a una sección del genoma de la Vibrio cholerae. Más aún, estos fragmentos de ADN están involucrados en otros aspectos de la respuesta inmune de la bacteria.

Lo que implica que, en algún momento, el virus pudo haber robado parte del arsenal de la bacteria y re-programar sus objetivos.

Cuando Camilli y sus colegas mutaron el ADN CRISPR del virus, éste perdía su capacidad para infectar a la bacteria. En otros experimentos, se sugirió que el virus utilizaba los CRISPR de la misma manera que lo hace la bacteria: etiquetando los bits correspondientes del genoma bacteriano para después destruirlo con las proteínas Cas.

Es otra vuelta de tuerca en la larga batalla entre bacterias y virus, anota van der Oost. "En el mundo microbiano tenemos toda clase de guerras que uno pueda imaginarse. Por eso evolucionan tan rápido."

"Tal vez podríamos aprovechar esta característica para atacar a estas dañinas bacterias", añade. En teoría, un virus podría ser diseñado para atacar a una especie peligrosa de bacterias, dándole las secuencias CRISPR y las muestras correctas de ADN bacteriano. "Eso los haría más poderosos."


- Publicación: Nature, DOI: 10.1038/nature11927.
- Imagen: El virus ICP1 tiene un arma secreta (Image: Seed, K. D., K. L. Bodi, A. M. Kropinski, H.-W. Ackermann, S. B. Calderwood, et al. 2011).
- Título original, "The only virus with an immune system "
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