Un equipo de investigación ha descubierto un nuevo tipo de molécula de señalización inmunitaria, un compuesto inédito que combina histidina y ADP-ribosa, producido por el sistema de defensa Thoeris II de las bacterias en respuesta a infecciones virales. Este hallazgo amplía nuestra comprensión de la inmunidad bacteriana y podría abrir la puerta a herramientas innovadoras en biotecnología, edición genética y terapia antimicrobiana.
El estudio, titulado «TIR domains produce histidine-ADPR as an immune signal in bacteria«, ha sido publicado en la revista Nature. El equipo incluye científicos del Centro de Ciencias de la Vida de la Universidad de Vilnius, junto con colegas del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel) y de la Facultad de Medicina de Harvard.
Una nueva estrategia de defensa bacteriana
Este descubrimiento proporciona información sobre cómo las bacterias, al igual que los seres humanos, comunican amenazas virales a nivel molecular. En este caso, activan una respuesta de auto-sacrificio para detener la propagación del virus y proteger a las poblaciones bacterianas. Más allá de su importancia fundamental, este hallazgo abre emocionantes posibilidades para repensar los mecanismos inmunitarios y las interacciones entre virus y hospedadores.
La molécula recién identificada es notable por su estructura única, que vincula dos componentes biológicamente esenciales: la histidina, un aminoácido utilizado en la construcción de proteínas, y un nucleótido de adenina, un bloque de construcción del ARN. Hasta ahora, todas las moléculas de señalización conocidas estaban compuestas únicamente por nucleótidos. Este descubrimiento amplia significativamente el entendimiento científico sobre la diversidad de los mecanismos de señalización inmunitaria en la naturaleza.
Las bacterias, al igual que seres humanos, animales y plantas, se enfrentan constantemente a amenazas virales. A lo largo de la evolución, han desarrollado una amplia gama de sistemas de defensa, algunos de los cuales han servido como precursores evolutivos de componentes del sistema inmunitario en organismos superiores. El interés en los sistemas antivirales bacterianos ha aumentado a medida que se han reconocido sus aplicaciones en ingeniería genética. Ejemplos destacados, como los sistemas de restricción-modificación y las «tijeras moleculares» CRISPR-Cas, han incluso sido galardonados con premios Nobel.
Hasta la fecha, los científicos han identificado más de 250 sistemas de defensa antivirales distintos en bacterias. Tras trabajos previos de investigadores de la Universidad de Vilnius que mostraron que pequeñas moléculas pueden servir como señales de infección dentro de estos sistemas, la atención se ha centrado en explorar la diversidad de tales mecanismos de señalización.
Los descubrimientos como este no solo profundizan la comprensión de las estrategias inmunitarias bacterianas, sino que también sientan las bases para innovaciones en ingeniería genética, biotecnología e incluso en el desarrollo de nuevas terapias antibacterianas.
En este último estudio, el grupo de la Dra. Tamulaitienė examinó de cerca el sistema Thoeris II, que se compone de una proteína sensor (TIR), que detecta virus, y una proteína efectora transmembrana (Macro), que recibe la señal y desencadena una respuesta. Al detectar una infección viral, el sensor TIR sintetiza una señal de molécula pequeña única: His-ADPR.
“Este ‘mensaje’ —la molécula de señalización— es reconocido por el efector del sistema, la proteína Macro, que está incrustada en la membrana celular bacteriana”, explica la Dra. Tamulaitienė. “Una vez que recibe la señal, las proteínas Macro comienzan a ensamblarse entre sí, dañando la membrana celular. De esta manera, la bacteria infectada se sacrifica antes de que el virus pueda replicarse, permitiendo que bacterias vecinas sobrevivan y preserven la población”.
El equipo de VU LSC utilizó cristalografía de rayos X para determinar la estructura de la proteína efectora unida a la nueva molécula de señalización. Mientras tanto, el equipo del Instituto Weizmann confirmó que esta molécula se sintetiza efectivamente en las bacterias tras una infección viral. Los investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard revelaron la estructura de una proteína «esponja» anti-Thoeris viral, una contramedida que el virus utiliza para evadir el sistema de defensa, con His-ADPR unido en su interior.
