Durante miles de millones de años, las bacterias han desarrollado complejos mecanismos de defensa para combatir los virus, lo que ahora presenta vías potenciales para las estrategias antivirales humanas. Una investigación reciente dirigida por Thomas Wood, profesor de ingeniería química en Penn State, ha descubierto un mecanismo de defensa bacteriano previamente subestimado vinculado a virus latentes llamados profagos crípticos.
En su estudio publicado en Investigación sobre ácidos nucleicos.Wood y su equipo documentaron cómo estos virus latentes ayudan a las bacterias a resistir nuevos ataques virales. “Los antibióticos están fallando y existe un interés creciente en el uso de virus como alternativa para tratar infecciones humanas”, explicó Wood. Antes de que los virus puedan adaptarse para este propósito, es esencial comprender cómo las bacterias se protegen de las amenazas virales.
La investigación destaca el papel de la recombinasa, una enzima que corta y vuelve a unir las cadenas de ADN, en este proceso protector. Específicamente, el equipo se centró en una recombinasa llamada PinQ. Cuando se detecta un virus, PinQ cataliza una mutación genética conocida como inversión, invirtiendo segmentos de ADN en el cromosoma bacteriano. Esta inversión produce dos nuevas proteínas quiméricas, conocidas colectivamente como Stf, que contrarrestan la capacidad del virus para unirse e inyectar su material genético en las bacterias.
Wood señala: “Este proceso produce proteínas quiméricas funcionales a partir del ADN invertido, pero la mayoría de las modificaciones del ADN suelen producir proteínas inactivas”. Representa un sistema de defensa finamente afinado que ha evolucionado a lo largo de millones de años. El estudio examina además cómo la prescripción excesiva de antibióticos conduce al aumento de patógenos resistentes a los antibióticos, posicionando a los virus como una forma prometedora de atacar estas especies 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 efecto sobre las tasas de infección viral. Pudieron determinar la eficacia de Stf en la prevención de infecciones virales analizando la turbidez, una nube que indica la presencia de fagos. También utilizaron modelos computacionales para simular los intentos del virus de adsorberse en superficies bacterianas, confirmando sus resultados experimentales.
A pesar del éxito inicial en detener la unión viral, el equipo observó que después de varias iteraciones, los virus se adaptaron y cambiaron sus proteínas de superficie para superar las defensas bacterianas. Esta compatibilidad subraya la batalla evolutiva en curso entre bacterias y virus.
Se espera que los conocimientos adquiridos en este estudio no sólo aumenten la comprensión de los sistemas antivirales bacterianos, sino que también ayuden a avanzar en los procesos de fermentación de alimentos y las aplicaciones sanitarias. En el futuro, el equipo de Wood pretende explorar las propiedades antivirales de profagos adicionales, sugiriendo varias vías sin explotar para esta línea de investigación.
“Esta es una historia sobre cómo un fósil protege a su huésped de amenazas externas”, comenta Wood, señalando el 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 los campos de la bioingeniería y la seguridad microbiana.
