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Un nuevo estudio dirigido por un equipo de biocientíficos de la Universidad de Durham (Reino Unido), en colaboración con la Universidad de Liverpool, la Universidad de Northumbria y New England Biolabs, espera explotar los sistemas de defensa recientemente caracterizados en las bacterias para comparar los cambios con el genoma humano.
Los estudiantes de la Universidad de Durham también han trabajado en esta investigación para demostrar el complejo funcionamiento de la inmunidad innata bacteriana.
Las bacterias han desarrollado multitud de sistemas de defensa para protegerse de los virus llamados bacteriófagos. Muchos de estos sistemas ya se han convertido en útiles herramientas biotecnológicas, como la edición de genes, en la que se realizan pequeños cambios en el ADN objetivo.
Los investigadores demostraron que dos sistemas de defensa funcionaban de forma complementaria para proteger a las bacterias de los bacteriófagos.
Uno de los sistemas protegía a las bacterias de los bacteriófagos que no tenían ninguna modificación en su ADN.
Algunos bacteriófagos modifican su ADN para evitar este primer sistema de defensa. Un segundo sistema, denominado BrxU, protegía a las bacterias de los bacteriófagos con ADN modificado, proporcionando así una segunda capa de defensa.
Los investigadores construyeron una imagen en 3D extremadamente detallada de BrxU para comprender mejor cómo protege de los bacteriófagos con ADN modificado.
BrxU tiene el potencial de ser otra herramienta biotecnológica útil, porque las mismas modificaciones de ADN que reconoce BrxU aparecen en todo el genoma humano, y se alteran en el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas.
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| Crédito: Dr. Tim Blower, Universidad de Durham |
El autor principal del estudio, el Dr. Tim Blower, profesor asociado y becario del Premio del Instituto Lister en el Departamento de Biociencias de la Universidad de Durham, dijo: "Ser capaz de reconocer el ADN modificado es crucial, ya que se encuentran modificaciones similares en todo el ADN del genoma humano".
"Esta capa adicional de información, el "epigenoma", se altera a medida que crecemos, y también cambia en casos de cáncer y enfermedades neurodegenerativas".
"Si podemos desarrollar BrxU como herramienta biotecnológica para cartografiar este epigenoma, transformará nuestra comprensión de la información adaptativa que controla nuestro crecimiento y la progresión de las enfermedades".
Los resultados del estudio del autor principal, el Dr. David Picton, y sus colaboradores se publican en la revista Nucleic Acids Research.
Los 97 estudiantes universitarios que participaron en este trabajo se encontraban en los últimos años de sus licenciaturas o MBiol en el Departamento de Biociencias de la Universidad de Durham.
En el marco de un taller de microbiología diseñado para ofrecer una enseñanza orientada a la investigación, se les encargó el aislamiento de nuevos bacteriófagos para su estudio. Estos bacteriófagos, afortunadamente, no dañan a los seres humanos, pero al igual que el sistema inmunitario humano responde a las infecciones, las bacterias se han visto obligadas a desarrollar sus propios sistemas inmunitarios que las protegen de los bacteriófagos.
Los bacteriófagos se recogieron en el río Wear, en los estanques del College y en otras vías fluviales de Durham. A continuación se utilizaron para probar la inmunidad innata de los bacteriófagos en las bacterias E. coli.
Fuentes, créditos y referencias:
"The phage defence island of a multidrug resistant plasmid uses both BREX and type IV restriction for complementary protection from viruses", Nucleic Acids Research (2021). DOI: 10.1093/nar/gkab906
Imagen: Crédito: Dr. Tim Blower, Universidad de Durham