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Una estrategia inmunológica recientemente descubierta protege a las bacterias y a las especies más avanzadas, desde los corales hasta las abejas.
(Comunicado de la portavoz del Instituto Weizmann de Ciencias)
Cada vez que hacemos un llamado, enviamos un mensaje de texto o vemos un video, parte de la energía almacenada en la batería del teléfono celular se agota. Las células vivas también almacenan energía en “monedas” que pueden cobrar cuando sea necesario a fin de alimentar los procesos de vida. La principal moneda de energía de todos los seres vivos en la Tierra, la batería de litio que alimenta el mundo vivo, por así decirlo, es una molécula conocida como ATP. Pero a pesar de que cargar células con las moléculas ATP es de vital importancia, ahora ha sido descubierto que descargarlas podría ser no menos fundamental e incluso salvar vidas. En un estudio publicado hoy en Cell, investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias han descripto una nueva familia de proteínas que agotan la energía de las células, protegiéndolas de ese modo de los invasores. Los científicos demostraron que este mecanismo inmunológico hasta ahora desconocido no existe solo en organismos celulares. Esto ha sido preservado a través de más de mil millones de años de evolución, y es utilizado por muchas criaturas vivientes, desde los corales hasta las abejas.
La estrategia recientemente revelada es la última de más de 100 mecanismos sofisticados recientemente descubiertos utilizados por las bacterias en su heroica batalla contra los fagos, los virus que atacan a las bacterias. Muchos de estos mecanismos fueron descubiertos y descriptos en el laboratorio del profesor Rotem Sorek, del Departamento de Genética Molecular del Weizmann. Así como los virus nos atacan a nosotros, los fagos también están formados por una pequeña cantidad de proteínas y mucho material genético-ADN o ARN-que inyectan en las bacterias de las que se apoderan. Una vez cumplida esta tarea, estos virus utilizan la maquinaria celular de la bacteria para replicarse una y otra vez. Cuando han agotado los recursos de una sola bacteria, se desprenden y se propagan por toda la colonia bacteriana.
En su estudio, los investigadores se focalizaron en un gen que les llamó la atención, uno que misteriosamente había anulado la capacidad de un fago para replicarse e infectar al resto de la colonia. Los científicos revelaron que el gen misterioso codifica una proteína que corta y destruye permanentemente las moléculas ATP, y de ese modo negando al fago invasor la energía que necesita para reproducirse. El resultado es una estrategia inmunitaria eficaz. Los investigadores dedujeron que el gen desempeña un rol clave en los sistemas inmunológicos bacterianos: en su ausencia, los fagos que infectaban a las bacterias se replicaban 100 veces más rápido.
“Reducir los niveles de ATP en las células es una estrategia brillante por su simplicidad”, afirma el Dr. Francois Rousset, que dirigió el equipo de investigación en el laboratorio de Sorek. “El fago no puede replicarse sin energía, y es mejor para la bacteria, que en cualquier caso está infectada y a punto de morir, agotar su propia batería, impidiendo que el fago se replique y se propague al resto de la colonia”. Los investigadores también descubrieron que en algunos casos, el agotamiento del ATP afecta a los sistemas de control del fago, haciendo que rompa la membrana celular bacteriana demasiado rápido, antes de que haya tenido la chance de replicarse. Esto evita danos mucho más intensos a la colonia.
Sorprendentemente, esta estrategia es mucho más común de lo que se podría imaginar. Los científicos escanearon las bases de datos genómicos de decenas de miles de bacterias y descubrieron más de 1.000 genes inmunes que actúan de un modo similar. Además, les sorprendió encontrar capacidades de agotamiento de ATP en una familia de proteínas que hasta ahora, ni siquiera se conocía que pertenecieran al sistema inmunitario. Esto sugiere que los investigadores han descubierto una nueva estrategia inmunitaria que existe en cientos de bacterias diferentes y les garantiza una protección eficaz contra los virus.
No obstante, el estudio no se limitó a las bacterias. Los científicos llevaron a cabo un exhaustivo análisis que demostró que organismos mucho más avanzados, hongos, insectos como las abejas, corales, esponjas y muchos otros organismos, también producen proteínas inmunitarias cortadoras de ATP. Aunque este tipo de proteína inmunitaria no existe en los seres humanos, los investigadores creen que es la antigua antecesora de las proteínas que componen nuestros sistemas inmunitarios innatos.
“Muchos estudios realizados en los últimos años han utilizado el conocimiento de los sistemas inmunitarios de los organismos avanzados para revelar las estrategias inmunitarias utilizadas por las bacterias”, señala Sorek. “Nuestro nuevo estudio muestra que el amplio conocimiento acumulado acerca de los sistemas inmunitarios bacterianos nos permite seguir la lógica opuesta-podemos aprender sobre los sistemas inmunitarios de los organismos avanzados al estudiar los de las bacterias. Las moléculas de ATP se hallan entre las más extendidas en la naturaleza, por lo que aclarar su rol en la inmunidad, puede contribuir en gran medida a comprender las estrategias de defensa que innumerables organismos utilizan al ser atacados por virus”.
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