Descobreixen un nou mecanisme de control del cicle vital dels fags, els virus dels bacteris

L’Institut de Biomedicina de València (CSIC) descriu un sistema que permet als fags alternar entre multiplicar-se o la latència, i que es relaciona amb la seua capacitat de comunicar-se

Els fags, els virus que ataquen als bacteris, tenen una vida més complexa del que es pensava. Fa poc es va descobrir que són capaços fins i tot de comunicar-se entre si, establint estratègies per a infectar als bacteris. Per això és un camp d’investigació puixant, per les seues possibles aplicacions en biotecnologia i biomedicina. Ara, un grup internacional d’investigadors liderat des de l’Institut de Biomedicina de València (IBV), del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), publica en Cell Host & Microbe un nou mecanisme, més complex del que es creia, de control del cicle vital d’una de les famílies de fags amb capacitat de comunicació.

Aquest treball és fruit de la col·laboració entre el grup que lidera Alberto Marina a l’IBV-CSIC i el de José R. Penadés a l’Imperial College de Londres, amb la participació del grup d’Avigdor Eldar, de la Universitat de Tel Aviv. Els tres investigadors acaben de rebre una de les prestigioses Synergy Grants del European Research Council per a investigacions de frontera en col·laboració. En el marc d’aquest projecte, TalkingPhages, els investigadors han descrit un nou mecanisme de repressió en fags de la família SPbeta, en la qual es va demostrar l’existència del mecanisme que utilitzen els fags per a comunicar-se entre si, anomenat arbtrium.

Els fags tenen 2 cicles vitals: un lític, on el fag infecta a un bacteri, la utilitza per a multiplicar-se i després la mata en fer-la explotar (el que es coneix com ‘lisar’) per a alliberar noves partícules víriques; i un altre lisogènic, on el fag infecta un bacteri i inserida en ella el seu ADN quedant quiescent, la qual cosa permet que el seu ADN siga copiat i transmés a la descendència quan el bacteri es duplica (com fan els virus de l’herpes o l’hepatitis delta en humans).

“Per a mantindre’s en estat quiescent, el fag ha de reprimir els gens lítics”, explica Alberto Marina, professor d’investigació del CSIC a l’IBV. “Ho fa mitjançant una proteïna repressora mestra denominada CI, com s’havia caracteritzat per al fag model Lambda. Bàsicament, s’assumia que tots els fags tenien un sistema de control de la lisogenia molt similar”, apunta Marina.

En el treball publicat hui en Cell Host & Microbe han descrit un sistema totalment nou i molt més complex. Els fags de la família SPbeta no tenen una única proteïna per a reprimir els gens del cicle lític, sinó que en el procés participen tres, amb estructures diferents a la ja coneguda CI. “El repressor mestre és una proteïna amb una arquitectura de recombinasa que hem anomenat SroF, que el fag ha adaptat per a reprimir els gens lítics”, descriu l’investigador del CSIC. En ser fags amb un genoma molt gran, codificant per a més de 180 proteïnes, SroF crea unions amb múltiples llocs del genoma, la qual cosa també el diferencia del model clàssic de lambda.

Eines biotecnològiques

Però això no és l’única cosa nova. “Hi ha altres dues proteïnes que també participen en el procés de repressió, anomenades SroE i SroD, que han estat reciclades pel fag per a aquesta funció, com indica la seua estructura. Això demostra la fascinant capacitat que tenen els fags per a evolucionar i adaptar-se”, assegura Elena Cabello, investigadora doctoral a l’IBV i coprimera autora del treball. Ademés, aquests fags presenten repressors per a altres proteïnes molt més variables que connecten els repressors amb el sistema de comunicació arbitrium, integrant el cicle vital del fag amb la informació obtinguda de l’ambient.

“En resum, hem descobert un nou sistema de control que permet als fags regular d’una forma complexa el seu cicle vital i integrar en aquest procés la comunicació amb uns altres fags”, destaca Marina. Es tracta d’una investigació bàsica realitzada per a proposar el projecte TalkingPhages. En el futur, aquest nou coneixement pot obrir un nou camp d’investigació per a desenvolupar aplicacions biotecnològiques i biomèdiques, ja que conéixer com es regula el cicle vital dels fags permetria el seu control, obtenint múltiples aplicacions en utilitzar aquests elements com a eines biotecnològiques o biomèdiques.

Referència:

Brady et al., Characterization of a unique repression system present in arbitrium phages of the SPbeta family, Cell Host & Microbe (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.11.003