Investigadores de la Universidad de Toronto han realizado un descubrimiento significativo sobre cómo los virus bacterianos, conocidos como bacteriófagos, protegen a su descendencia para maximizar su propagación. Este fenómeno, descrito en un estudio publicado en la prestigiosa revista Nature, revela que ciertas proteínas virales ajustan estructuras en la superficie de las células bacterianas, evidenciando un paralelismo inexplorado entre la inmunidad microbiana y la humana.
El efecto anti-Kronos
Los investigadores han denominado a este hallazgo como el «efecto anti-Kronos», en referencia al dios griego que devoraba a sus hijos. Tradicionalmente, se sabía que una vez que una célula es infectada por un virus, puede bloquear reinfecciones posteriores por el mismo o por virus estrechamente relacionados. Este proceso, conocido como exclusión de superinfección, fue inicialmente observado en los bacteriófagos.
Según Karen Maxwell, profesora de bioquímica en la Facultad de Medicina Temerty de la U de T, «cuando la gente pensaba en la exclusión de superinfección, lo hacía en el contexto de protegerse contra virus competidores». Sin embargo, este estudio ha puesto de manifiesto que los virus pueden bloquearse a sí mismos, lo que plantea interrogantes sobre las ventajas de este comportamiento.
El equipo de investigación, liderado por Véronique Taylor, se centró en una proteína bacteriófaga llamada Zip, que proporciona una notable protección contra la infección por fagos en la bacteria Pseudomonas aeruginosa. Se demostró que Zip interfiere en la formación de fibras largas y delgadas en la envoltura de las bacterias, reduciendo su cantidad y longitud, lo que dificulta la entrada de otros fagos en la célula.
El descubrimiento más impactante llegó cuando Taylor midió la concentración de nuevos fagos liberados en el medio nutritivo tras un crecimiento nocturno. En las bacterias infectadas con un fago estándar, contaron aproximadamente un millón de virus por mililitro de caldo, mientras que en aquellas donde el fago no podía producir proteínas Zip, la cifra cayó a solo 500. Maxwell comentó que esto fue asombroso, ya que demuestra que las bacterias desarrollan inmunidad a los fagos previamente infectantes, lo que les permite reconocer rápidamente los virus que regresan y prevenir su replicación.
Desde la perspectiva del fago, intentar colonizar una bacteria ya infectada por el mismo fago es un esfuerzo vano que resulta en la pérdida de progenie y recursos desperdiciados. Así, los investigadores sugieren que al prevenir la auto-infección, Zip permite que la descendencia viral evite infecciones infructuosas y, en su lugar, infecte a nuevos huéspedes vulnerables, facilitando así una mayor dispersión.
Además, se observó que los niveles de la proteína Zip responden a un sistema de comunicación bacteriana que detecta la cantidad de otros microbios cercanos. Esto permite a los fagos ajustar su respuesta anti-Kronos en función de la probabilidad de auto-infección. Maxwell subraya que este fenómeno, hasta ahora no descrito en la literatura, demuestra cómo los fagos han secuestrado el sistema de comunicación del huésped para controlar la expresión génica.
Este trabajo redefine la exclusión de superinfección, no solo como un mecanismo de defensa contra competidores, sino también como una estrategia de los fagos para preservar a su descendencia y facilitar la propagación viral. Aunque se ha observado un fenómeno similar en virus que infectan a humanos, como el VIH y el virus de la vaccinia, esta es la primera vez que se documenta en virus bacterianos.
Finalmente, los investigadores encontraron evidencia de sistemas anti-Kronos en muchos otros fagos, incluyendo aquellos que atacan patógenos como Salmonella y Listeria, sugiriendo que este método de auto-preservación es común entre los virus bacterianos y aquellos que infectan plantas y animales. Maxwell concluye que los sistemas inmunitarios microbianos son los orígenes evolutivos de nuestros complejos sistemas inmunitarios, destacando un paralelismo más entre ambos.
