Misteriosa molécula despierta virus asesinos

Misteriosa molécula despierta virus asesinos
Misteriosa molécula despierta virus asesinos
Anonim

Algunas bacterias intestinales tienen un superpoder: pueden reanimar virus latentes que acechan en otros microbios.

“Este despertar viral desencadena infecciones en toda regla que destruyen las células portadoras de virus”, dice el laboratorio del Instituto Médico Howard Hughes. La investigación de Emily Balskus se publicó en la revista Nature el 23 de febrero de 2022. Una molécula misteriosa llamada colibactina puede despertar virus asesinos de un estado latente.

“Los microbios a menudo generan compuestos dañinos, pero entre estas armas químicas, la colibactina parece inusual”, dice Emily Balskus, bióloga química de la Universidad de Harvard. Ella explica que la colibactina no mata directamente a los organismos objetivo, sino que altera las células microbianas, activando virus latentes y mortales ocultos en los genomas de algunas bacterias.

La gente ha estudiado durante mucho tiempo los poderosos compuestos que producen los microbios. "Sabemos mucho sobre sus propiedades químicas, las purificamos en el laboratorio y las usamos como medicamentos, incluso en forma de antibióticos", dice Breck Duerkop, quien estudia virus bacterianos en la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado.

Los científicos saben desde hace años que la colibactina puede causar estragos en las células humanas. La investigación realizada por Balskus y muchos otros ha demostrado que el compuesto daña el ADN, lo que puede provocar cáncer colorrectal. Pero establecer el vínculo entre este compuesto y la enfermedad resultó ser un proceso interesante.

En 2006, un equipo francés informó que las células de mamíferos que se encontraron con la bacteria intestinal E. coli sufrieron daños fatales en su ADN. Los investigadores vincularon este daño a un grupo de genes de E.coli que codifican maquinaria para construir una molécula compleja llamada colibactina. Es extremadamente difícil de estudiar porque los científicos no han podido aislarlo de E.coli que lo producen.

Durante los últimos 10 años, el equipo de la Dra. Emily Balskus ha estado investigando la colibactina mediante el estudio de la maquinaria microbiana que la produce. Pudieron aislar la estructura de la colibactina y descubrieron que daña el ADN al formar enlaces incorrectos en la doble hélice. Como complemento de este trabajo, otros científicos descubrieron un vínculo definitivo con el cáncer: las huellas dactilares distintivas de la molécula aparecieron en genes que se sabe que estimulan el crecimiento de tumores colorrectales.

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Emily Balskus

La investigación de Balskus sobre la molécula de colibactina continuó en medio de la pandemia de COVID-19. Como muchos otros laboratorios, el suyo tuvo que reorganizar las cosas para reducir el contacto físico entre los investigadores. Como parte de la mezcla, el Dr. Justin Silpe y el estudiante graduado Joel Wong terminaron colaborando por primera vez y discutieron cómo la colibactina afecta a otros microbios en el intestino.

Al principio, Silpe y Wong no estaban seguros de si la colibactina, una molécula tan grande e inestable, podría incluso entrar en las células bacterianas y dañar su ADN. Luego plantearon la hipótesis de que un tercero, virus que infectan bacterias, podría estar involucrado. Estos virus pueden insertarse en el ADN de las bacterias y permanecer en silencio al acecho. Una vez activados, provocan una infección que detona la celda como si fuera una mina.

Cuando los investigadores aumentaron la producción de colibactina, junto con bacterias portadoras de virus latentes, descubrieron que la cantidad de partículas de virus aumentó y el crecimiento de muchas bacterias que contenían virus disminuyó. Esto sugiere que la molécula desencadenó una afluencia de activo, matando infecciones celulares. La colibactina entró en las bacterias y dañó su ADN. Este daño es como una llamada de atención celular para los virus.

Muchos de los microbios parecían equipados para protegerse contra la colibactina.

El laboratorio de Balskus identificó un gen de resistencia que codifica una proteína que neutraliza el compuesto en una amplia variedad de bacterias. Aunque la colibactina claramente tiene un lado peligroso, puede servir como algo más que un arma letal. Por ejemplo, tanto el daño en el ADN como los virus que despiertan también pueden inducir cambios genéticos en lugar de la muerte en las bacterias vecinas, lo que podría beneficiar a los productores de colibactina.

Los hallazgos del equipo de Balskus sugieren que el cáncer puede ser un daño colateral causado por bacterias productoras de colibactina. Siempre hemos sospechado que las bacterias producían esta toxina para atacar a otras bacterias de alguna manera. No tenía sentido evolutivo que lo adquirieran para apuntar a las células humanas”, añade.

Balskus planea estudiar cómo el compuesto cambia la comunidad de microbios en el intestino, que desaparecen y prosperan después de la exposición a la molécula.

“La clave para prevenir el cáncer puede residir en comprender los efectos que tiene la colibactina en la comunidad microbiana y cómo se controla su producción”, cree el científico.

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