Investigadores israelís descubren que los virus bacteriófagos establecen un sistema de comunicación entre ellos a través de señales químicas para decidir si matar o solo infectar a sus huéspedes
Científicos israelís han descubierto que los virus bacteriófagos que atacan bacterias Bacillus subtilis, tienen un sistema de comunicación, de modo que cuando infectan una bacteria, liberan unas moléculas que virus posteriores de la misma especie pueden leer y decidir si matan o infectan de forma latente a su huésped, tal y como se explica en el estudio publicado en la revista Nature.
El sistema de comunicación de los bacteriófagos ha sido descubierto por el equipo israelí dirigido por el genetista microbiano Rotem Sorek, del Instituto Weizmann de Ciencias en Rehovot, Israel. Estos científicos estaban estudiando la forma en la que la bacteria Bacillus subtilis podía alertar a otras bacterias sobre la presencia de fagos a través de compuestos químicos, como ocurre en la comunicación mediante Quorum. Sin embargo, en lugar de ello, hallaron por casualidad y sorpresa, que el virus bacteriófago phi3T establecía un sistema de comunicación a través de un compuesto químico, el cual afectaba en el comportamiento de virus de otras generaciones.
Cabe indicar que se sabe que algunos virus pueden utilizar dos formas de infección: secuestrar a la célula y multiplicarse en ella hasta romperla y matarla (ciclo lítico), o insertar su material genético en el genoma de la célula huésped, permaneciendo inactivo hasta que un factor desencadenante lo reactiva y se vuelve a multiplicar (ciclo lisogénico).
Para comprobar este sistema de comunicación, los investigadores cultivaron las bacterias y luego las infectaron con bacteriófagos. A continuación, separaron las bacterias y los bacteriófagos del cultivo, dejando únicamente las moléculas más pequeñas que habían sido liberadas en el medio. Después, procedieron a introducir el miso tipo de bacterias en el cultivo residual que contenía solo las moléculas pequeñas, y le añadieron nuevos virus. Observaron entonces que los nuevos bacteriófagos cambiaban de comportamiento: en vez de matar a las bacterias, les introducían su genoma y permanecían latentes en ellas. Por eso, dedujeron que había algo en el cultivo (las moléculas pequeñas) que inducía este cambio de comportamiento y establecía un sistema de comunicación entre los virus.
Profundizando en su investigación, los científicos aislaron una de las moléculas que sirven de mensaje a los virus y descubrieron que se trataba de un péptido, un tipo de molécula formada por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Asimismo identificaron el gen que codifica a este péptido y descubrieron que en presencia de altas concentraciones de este péptido, los bacteriófagos optan por no matar a la bacteria, expresando así una capacidad de decisión.
De esta forma, los virus se comunican a través de una proteína que se ha denominado “arbitrum”, la cual se libera al morir la bacteria infectada. Los investigadores observaron que cuando los niveles de esta proteína aumentan en el medio (cuando muchas bacterias habían muerto), los virus dejaban de matar a las bacterias y pasaban a quedarse en el genoma de éstas de forma latente, y cuando la concentración de bacterias era alta y había poco “arbitrum”, los nuevos virus de la siguiente generación se multiplicaban y mataban a las bacterias.
Con lo que mediante la liberación de esta proteína, los virus se comunican e informan para escoger así la mejor estrategia. En conclusión, el virus induce que la bacteria infectada sintetice el péptido “arbitrum” que va a regular la reproducción de los siguientes virus, en concreto, hace que los bacteriófagos pasen de su ciclo lítico a su ciclo lisogénico, lo cual es una gran sorpresa para muchos virólogos.
«La molécula que descubrimos permite que cada generación de virus se comunique con las sucesivas generaciones añadiendo concentraciones de la molécula arbitraria», explica el coautor del estudio, Rotem Sorek, del Instituto Weizmann de Ciencias en la ciudad israelí de Rejovot. «Cada virus puede ‘contar’ cuántos virus anteriores han tenido éxito en la infección de las células del huésped y así decidir qué estrategia es mejor en cualquier momento«.
Por otro lado, hay que decir que el proceso de selección entre los ciclos lítico y lisogénico ya se había observado en muchos fagos, como el bacteriófago Lambda, pero hasta este estudio del fago phi3T con la bacteria Bacillus subtilis, no se sabía que se debía a un sistema de comunicación químico. Una vez identificada esta molécula encargada de la comunicación, los investigadores encontraron otras similares en docenas de bacteriófagos, descubriendo que cada virus codifica una molécula de comunicación diferente.
Los científicos consideran que la latencia basada en el sistema de comunicación que se ha descubierto en bacteriófagos, puede tener implicaciones más amplias con positivas repercusiones en la salud humana, ya que es posible que los virus que infectan a seres humanos también se comuniquen entre sí y que tengan una estrategia similar a la descubierta. De ser esto cierto, se podría aprender a interceptar estos mensajes y conseguir que los virus queden en estado de latencia, en vez de atacar al organismo humano.