Archivo - Recreación de fagos atacando una bacteria. - ILEXX/ISTOCK - Archivo
MADRID 31 Mar. (EUROPA PRESS) -
Un equipo internacional, liderado desde el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC) y el Imperial College London (Reino Unido), ha puesto de manifiesto que los fagos o bacteriófagos -virus que infectan bacterias- podrían desarrollar comportamientos sociales entre especies mediante pequeñas moléculas mensajeras, denominadas péptidos.
Los resultados, publicados en la revista 'Cell', demuestran por primera vez que la comunicación mediante péptidos no se limita a fagos del mismo linaje o de la misma especie, sino que también funciona entre especies distintas, lo que permite a los virus coordinar decisiones fundamentales para su supervivencia de forma colectiva.
Aunque ya se sabía que organismos simples como las bacterias utilizan sistemas de comunicación, el hallazgo de que los virus también lo hacen es relativamente reciente, y hasta ahora se asumía que solo eran capaces de responder a señales procedentes de su propia especie. El nuevo trabajo, que ha contado con la participación de la Universidad CEU Cardenal Herrera, rompe este paradigma al demostrar por primera vez que los fagos pueden reconocer y responder a las señales de péptidos producidas por virus no relacionados.
"El hallazgo de este fenómeno, denominado 'cross-talk' o comunicación cruzada, nos ha permitido confirmar que ciertos péptidos se unen con gran afinidad a receptores de fagos no relacionados, activando o desactivando rutas que determinan si el virus seguirá un ciclo lítico o lisogénico", ha explicado Alberto Marina, investigador del IBV-CSIC que lidera el estudio y coordinador de la Conexión Resistencia Antimicrobianos del CSIC.
Los conceptos de lisis y lisogenia describen las dos estrategias de los bacteriófagos para infectar a las bacterias. En el ciclo lítico, tras contagiar a la bacteria, los fagos se multiplican rápidamente hasta destruir a la célula infectada. En el lisogénico, el genoma viral se integra en la bacteria sin dañarla, permaneciendo en ella latente durante generaciones. Los virus en estado lisogénico pueden recibir una señal activadora y pasar al ciclo lítico, destruyendo la célula hospedadora en un proceso conocido como inducción.
En cultivos mixtos -ensayos de laboratorio donde conviven distintos tipos de virus en un mismo entorno-, el equipo investigador ha observado cómo el leguaje común compartido por los fagos modifica la dinámica de la lisogenia y la inducción. Por lo tanto, la comunicación cruzada descubierta en este trabajo supone una herramienta esencial en las decisiones que toman los fagos de forma colectiva para garantizar su supervivencia.
El trabajo también demuestra que la comunicación cruzada puede desarrollarse entre bacteriófagos que infectan distintas especies bacterianas, lo que tiene implicaciones relevantes para comprender cómo funcionan las comunidades microbianas. Es decir, el lenguaje compartido por los virus es tan universal que permite a un 'fago A' comunicarse con un 'fago B' para coordinar estrategias de contagio, incluso si cada uno decide infectar a una bacteria distinta.
"Los datos estructurales revelan que cambios mínimos, como una sola mutación en un péptido, pueden activar o bloquear la comunicación, generando diferentes dialectos de este lenguaje que solo un grupo de fagos comprende. Esto sugiere un mecanismo evolutivo muy fino para modular estas interacciones", explica la doctora Francisca Gallego del Sol, investigadora del IBV-CSIC y primera firmante del trabajo.
Para descifrar este lenguaje y confirmar que los distintos virus se comunican entre sí, el equipo ha utilizado un enfoque multidisciplinar que combina técnicas de biología estructural mediante rayos X y análisis biofísicos realizados en el IBV-CSIC, junto con experimentos con virus modificados genéticamente en cultivos celulares llevados a cabo en el Imperial College de Londres y la Universidad CEU Cardenal Herrera. Gracias a esta combinación de métodos, ha sido posible comprender cómo funciona esta comunicación, desde el nivel atómico hasta sus posibles consecuencias en el ecosistema.
ABRE LA PUERTA AL ESTUDIO DE COMPORTAMIENTOS SOCIALES ENTRE FAGOS
El hallazgo supone un auténtico cambio de paradigma al demostrar que los fagos pueden comunicarse con virus que no son descendientes ni pertenecen a su misma especie. Según los autores, esta capacidad abre la puerta al estudio de comportamientos sociales entre fagos, y sugiere que la comunicación viral en entornos naturales podría desempeñar un papel mucho más amplio del que se había imaginado. Además, comprender cómo dialogan estos virus puede servir para generar herramientas que permitan controlar comunidades bacterianas mediante la manipulación de su lenguaje molecular compartido.
El trabajo, que aporta una visión integral del fenómeno mediante un enfoque que combina bioquímica, biología estructural, genética, ecología microbiana y modelización evolutiva, representa el punto de partida sobre el que se apoyó el proyecto 'TalkingPhages', financiado con una selectiva ayuda Synergy Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council).
Los autores destacan que descifrar cómo se comunican los fagos para infectar a las bacterias permitirá diseñar nuevas herramientas de utilidad en estrategias terapéuticas o biotecnológicas mediante la interrupción o la modificación del lenguaje compartido por estos virus.
"Puede dar lugar al desarrollo de nuevas estrategias antibacterianas mediante la manipulación de señales de comunicación viral; o al diseño de fagos terapéuticos inteligentes capaces de cambiar su comportamiento según las señales presentes en una infección. Además, podría servir para controlar microbiomas industriales, ambientales o clínicos mediante la modulación de la comunicación entre bacterias y fagos; y para desarrollar futuras herramientas biotecnológicas basadas en péptidos capaces de activar o silenciar poblaciones de fagos", explican los investigadores del IBV-CSIC.
En resumen, los autores destacan que el estudio refuerza el conocimiento sobre la comunicación, comportamiento y evolución de los fagos, lo que permitirá comprender mejor cómo evolucionan las comunidades microbianas, incluyendo su impacto en patógenos o en la resistencia a los antibióticos tradicionales.
