Investigadores del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV), centro de investigación
del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con la
Universidad de Glasgow (Reino Unido), han 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, rompen la membrana de la célula que los 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 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 a
infectado la bacteria hospedadora es muy limitado”.
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, yque se conoce como ‘arbitrium’. “La comunicación mediante ‘arbitrium’ depende de la
producción y secreción de un hexapéptido, 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 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 de los investigadores del IBV 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.
Francisca Gallego del Sol, José R. Penadés y Alberto Marina. Deciphering the Molecular
Mechanism Underpinning Phage Arbitrium Communication Systems. Molecular Cell.
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.01.025