Fuente: Delegación CSIC Valencia Lugar: Actualidad Un estudio del CSIC revela por primera vez que distintas especies de fagos, virus de las bacterias, comparten un ‘lenguaje común’ para decidir de forma colectiva si infectan las bacterias o se integran en su genoma
Un equipo internacional liderado desde el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC) y el Imperial College London, con la participación de la Universidad CEU Cardenal Herrera, ha puesto de manifiesto que los fagos o bacteriófagos —virus que infectan bacterias— podrían desarrollar comportamientos sociales entre especies utilizando 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.
Es conocido que todos los organismos, hasta los más simples como las bacterias, se comunican entre sí, y recientemente se ha descubierto que los virus que infectan a las bacterias también son capaces de hacerlo. Sin embargo, hasta ahora se pensaba que cada tipo de fago tan solo era capaz de escuchar a los virus de su progenie o de su misma especie. Ahora, el nuevo trabajo demuestra por primera vez que los fagos pueden reconocer y responder a las señales de péptidos producidas por virus de otras especies. “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 destruye la célula huésped (lisis) o se integra en su genoma (lisogenia)”, explica Alberto Marina, investigador del IBV-CSIC que lidera el estudio y coordinador de la Conexión Resistencia Antimicrobianos del CSIC.
Estos dos conceptos, lisis y lisogenia, hacen referencia a las estrategias de los bacteriófagos para infectar a las bacterias según sus ciclos de vida. En el lítico, tras infectar a la bacteria, los fagos se multiplican generando múltiples copias que se vierten al medio al destruir (lisar) la bacteria infectada. En el lisogénico, se integran en el genoma de la bacteria sin dañarla, pasando a formar parte de ella durante generaciones. En este estado, los virus también pueden recibir una señal activadora y pasar al ciclo lítico, lisando (destruyendo) la célula hospedadora.
En cultivos mixtos —ensayos de laboratorio donde conviven distintos tipos de virus en un mismo entorno—, el equipo investigador ha observado cómo el lenguaje común compartido por los fagos modifica la dinámica de la lisogenia, estado latente de un virus integrado en el genoma de la bacteria, y la inducción, proceso por el que un virus dormido se activa para destruir a la bacteria huésped. 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 plantea un impacto relevante en nuestro conocimiento sobre 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, lo que 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 entender este lenguaje y confirmar que los distintos virus se comunican entre sí, el equipo ha utilizado un enfoque multidisciplinar. Ha combinado técnicas que van desde el estudio detallado de las estructuras mediante rayos X y análisis biofísicos realizados en el IBV‑CSIC, hasta 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.
El hallazgo de una comunicación que permite a los fagos estar en contacto con virus que no sean descendientes o que no pertenezcan a su misma especie supone un cambio de paradigma. Según los autores, la capacidad de comunicación entre diferentes especies permitiría la posibilidad de comportamientos sociales entre fagos, abriendo un nuevo campo de investigación. El estudio de la comunicación viral en comunidades reales, no solo en condiciones artificiales, puede servir para generar herramientas que permitan controlar comunidades bacterianas mediante la modulación del diálogo 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).
Futuras aplicaciones de la comunicación cruzada
Los autores destacan que un mayor conocimiento sobre 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, el estudio refuerza nuestro 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.
Francisca Gallego-del-Sol, Daniel Sin, Cora Chmielowska, Javier Mancheño-Bonillo, Yuyi Li, Sara Zamora-Caballero, Nuria Quiles-Puchalt, José R Penadés and Alberto Marina. Phages communicate across species to shape microbial ecosystems. Cell. DOI:
 

















Recreación de fagos atacando una bacteria. / iStock





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