Durante miles de millones de años, las bacterias han desarrollado complejos mecanismos de defensa para combatir los virus, lo que ahora ofrece oportunidades potenciales para las estrategias antivirales humanas. Una investigación reciente dirigida por Thomas Wood, profesor de ingeniería química en Penn State, revela un mecanismo de defensa bacteriano previamente subestimado vinculado a virus latentes conocidos como profagos crípticos.
En su estudio publicado en Investigación de ácidos nucleicosWood y su equipo documentaron cómo estos virus latentes pueden ayudar a las bacterias a resistir nuevos ataques virales. «Los antibióticos están fallando y hay un interés cada vez mayor en utilizar virus como sustituto del tratamiento de infecciones humanas», explica Wood. Antes de adoptar virus para este fin, es fundamental comprender cómo las bacterias se protegen contra las amenazas virales.
La investigación destaca el papel de la recombinasa (una enzima que corta y reconecta las cadenas de ADN) en este proceso de defensa. Específicamente, el equipo se centró en una recombinasa llamada PinQ. Cuando se detecta un virus, PinQ cataliza una mutación genética conocida como inversión, que implica invertir segmentos de ADN dentro del cromosoma bacteriano. Esta inversión produce dos nuevas proteínas quiméricas, denominadas colectivamente Stf, que contrarrestan la capacidad del virus para unirse e inyectar su material genético en la bacteria.
Wood señaló: «Es notable que este proceso produzca proteínas quiméricas funcionales a partir de ADN invertido, mientras que la mayoría de los cambios en el ADN normalmente producen proteínas inactivas». Esto indica un sistema de defensa finamente afinado que se ha desarrollado durante millones de años. El estudio explora más a fondo cómo la prescripción excesiva de antibióticos ha llevado a un aumento de patógenos resistentes a los antibióticos, posicionando a los virus como una forma prometedora de abordar estas cepas sin depender de los antibióticos tradicionales.
El equipo de investigación realizó experimentos en los que aumentaron los niveles de proteína Stf en la bacteria E. coli para observar el impacto en las tasas de infección viral. Al analizar la turbidez (nubosidad que indica la presencia de fagos), pudieron determinar la eficacia de Stf en la prevención de infecciones virales. También utilizaron modelos informáticos para simular los intentos del virus de adsorberse en superficies bacterianas, confirmando sus hallazgos experimentales.
A pesar del éxito inicial en detener la unión viral, el equipo descubrió que después de varias iteraciones los virus se adaptaron y cambiaron sus proteínas de superficie para superar las defensas bacterianas. Esta adaptabilidad subraya la batalla evolutiva en curso entre bacterias y virus.
Los conocimientos de esta investigación no sólo mejoran la comprensión de los sistemas antivirus bacterianos, sino que también se espera que contribuyan a los avances en los procesos de fermentación de alimentos y las aplicaciones sanitarias. En el futuro, el equipo de Wood planea investigar las propiedades antivirales de profagos adicionales, lo que sugiere numerosas vías sin explotar para esta línea de investigación.
«Esta es una historia sobre cómo un fósil protege a su huésped de amenazas externas», señaló Wood, refiriéndose al importante potencial de estos antiguos restos virales en aplicaciones modernas. La esperanza es que una comprensión más profunda de estas interacciones conduzca a nuevas hazañas en bioingeniería y seguridad microbiana.
