Bacteria S. aureus. Fuente: Wikipedia.
Las bacterias pueden aumentar su propio sistema inmunológico "hablando" unas con otras, ha revelado una sorprendente investigación de la Universidad de Otago, en Nueva Zelanda. El estudio fue dirigido por el profesor Peter Fineran, del Departamento de Microbiología e Inmunología de dicha Universidad.
Fineran explica que, de la misma manera que los seres humanos son vulnerables a virus como los de la gripe y el sarampión, las bacterias también necesitan defenderse contra los virus.
"Como seres humanos, hemos desarrollado sofisticados sistemas inmunológicos que permiten a nuestros cuerpos luchar contra las infecciones virales que nos hacen daño. Sorprendentemente, las bacterias -a pesar de ser organismos unicelulares- a menudo poseen una inmunidad adaptativa similar, denominada sistemas CRISPR-Cas. Pero estos sistemas CRISPR-Cas de las bacterias tienen una función muy distinta a la de nuestro sistema inmunológico", añade Fineran.
El nombre de CRISPR-Cas procede de la unión de dos palabras: La primera, CRISPR, es un acrónimo de “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas). Estos CRISPR son partes del ADN que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Tras cada repetición siguen segmentos cortos de "ADN espaciador" proveniente de exposiciones previas a un virus. Se encuentran en aproximadamente el 40% de los genomas bacterianos.
La segunda palabra, Cas, proviene del hecho de que, con frecuencia, los CRISPR se hallan asociados con genes cas, que codifican para proteínas relacionadas con dichos CRISPR. En definitiva, el sistema CRISPR/Cas es un sistema inmune de los microorganismos procarióticos.
Lo que ha revelado la presente investigación es cómo los grupos de bacterias se defienden colectivamente contra las amenazas virales, usando sus sistemas CRISPR-Cas.
Fineran explica que, de la misma manera que los seres humanos son vulnerables a virus como los de la gripe y el sarampión, las bacterias también necesitan defenderse contra los virus.
"Como seres humanos, hemos desarrollado sofisticados sistemas inmunológicos que permiten a nuestros cuerpos luchar contra las infecciones virales que nos hacen daño. Sorprendentemente, las bacterias -a pesar de ser organismos unicelulares- a menudo poseen una inmunidad adaptativa similar, denominada sistemas CRISPR-Cas. Pero estos sistemas CRISPR-Cas de las bacterias tienen una función muy distinta a la de nuestro sistema inmunológico", añade Fineran.
El nombre de CRISPR-Cas procede de la unión de dos palabras: La primera, CRISPR, es un acrónimo de “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” (Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas). Estos CRISPR son partes del ADN que contienen repeticiones cortas de secuencias de bases. Tras cada repetición siguen segmentos cortos de "ADN espaciador" proveniente de exposiciones previas a un virus. Se encuentran en aproximadamente el 40% de los genomas bacterianos.
La segunda palabra, Cas, proviene del hecho de que, con frecuencia, los CRISPR se hallan asociados con genes cas, que codifican para proteínas relacionadas con dichos CRISPR. En definitiva, el sistema CRISPR/Cas es un sistema inmune de los microorganismos procarióticos.
Lo que ha revelado la presente investigación es cómo los grupos de bacterias se defienden colectivamente contra las amenazas virales, usando sus sistemas CRISPR-Cas.
El funcionamiento
Como las personas, las bacterias obtienen ventajas del hecho de vivir en comunidades, como compartir recursos. Como en nuestro caso, también hay inconvenientes potenciales en la convivencia bacteriana, pues las poblaciones de bacterias son más vulnerables a la propagación de virus.
Sin embargo, Fineran y su equipo han descubierto que la capacidad de las bacterias para medir el número de células presentes en sus comunidades les permite aumentar el poder de sus sistemas inmunes CRISPR-Cas para prevenir brotes virales.
El profesor asociado Fineran dice que las bacterias perciben la densidad de la población "hablando" entre sí, en realidad usando una forma de comunicación química conocida como percepción de quórum. Así “cuanto mayor es la densidad de población, más fuerte es la comunicación intercelular, lo que resulta en una mayor coordinación de las defensas inmunológicas”.
El aumento de la capacidad para fortalecer su propia inmunidad cuando hay un mayor riesgo de propagación de virus (porque hay más población) puede fortalecer la inmunidad existente hasta 500 veces, aseguran los autores del estudio.
Uno de los aspectos menos comprendidos de los sistemas CRISPR-Cas de las bacterias es cómo estos microorganismo controlan su actividad, pues un exceso de esta puede resultar en una enfermedad autoinmune, y una escasez de actividad podría permitir que los virus destruyan comunidades bacterianas enteras. La investigación del equipo muestra que al comunicarse abiertamente entre sí, las bacterias alcanzan el equilibrio adecuado entre ambos resultados.
La importancia de la comunicación
Estudios previos habían revelado más elementos curiosos sobre la comunicación interbacteriana, como que algunas bacterias se comunican entre ellas mediante moléculas siguiendo un proceso llamado "autoinducción" que es importante en la formación de "biopelículas" o estructuras densas con capacidad para resistir tanto a los antibióticos como al sistema inmune humano.
También se ha descubierto que, además de comunicarse a través de la secreción y recepción de moléculas, hay otro tipo de comunicación bacteriana: la que las bacterias llevan a cabo a través de nanotubos (tubos del tamaño de un nanómetro, unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro), que se tienden entre células cercanas.
A través de estos tubos minúsculos, las bacterias intercambian pequeñas moléculas, proteínas e incluso diminutos elementos genéticos conocidos como plásmidos. Este mecanismo puede facilitar a las bacterias la adquisición de nuevas características, como la resistencia a los antibióticos.
Como las personas, las bacterias obtienen ventajas del hecho de vivir en comunidades, como compartir recursos. Como en nuestro caso, también hay inconvenientes potenciales en la convivencia bacteriana, pues las poblaciones de bacterias son más vulnerables a la propagación de virus.
Sin embargo, Fineran y su equipo han descubierto que la capacidad de las bacterias para medir el número de células presentes en sus comunidades les permite aumentar el poder de sus sistemas inmunes CRISPR-Cas para prevenir brotes virales.
El profesor asociado Fineran dice que las bacterias perciben la densidad de la población "hablando" entre sí, en realidad usando una forma de comunicación química conocida como percepción de quórum. Así “cuanto mayor es la densidad de población, más fuerte es la comunicación intercelular, lo que resulta en una mayor coordinación de las defensas inmunológicas”.
El aumento de la capacidad para fortalecer su propia inmunidad cuando hay un mayor riesgo de propagación de virus (porque hay más población) puede fortalecer la inmunidad existente hasta 500 veces, aseguran los autores del estudio.
Uno de los aspectos menos comprendidos de los sistemas CRISPR-Cas de las bacterias es cómo estos microorganismo controlan su actividad, pues un exceso de esta puede resultar en una enfermedad autoinmune, y una escasez de actividad podría permitir que los virus destruyan comunidades bacterianas enteras. La investigación del equipo muestra que al comunicarse abiertamente entre sí, las bacterias alcanzan el equilibrio adecuado entre ambos resultados.
La importancia de la comunicación
Estudios previos habían revelado más elementos curiosos sobre la comunicación interbacteriana, como que algunas bacterias se comunican entre ellas mediante moléculas siguiendo un proceso llamado "autoinducción" que es importante en la formación de "biopelículas" o estructuras densas con capacidad para resistir tanto a los antibióticos como al sistema inmune humano.
También se ha descubierto que, además de comunicarse a través de la secreción y recepción de moléculas, hay otro tipo de comunicación bacteriana: la que las bacterias llevan a cabo a través de nanotubos (tubos del tamaño de un nanómetro, unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro), que se tienden entre células cercanas.
A través de estos tubos minúsculos, las bacterias intercambian pequeñas moléculas, proteínas e incluso diminutos elementos genéticos conocidos como plásmidos. Este mecanismo puede facilitar a las bacterias la adquisición de nuevas características, como la resistencia a los antibióticos.
Referencia bibliográfica:
Adrian G. Patterson, Simon A. Jackson, Corinda Taylor, Gary B. Evans, George P.C. Salmond, Rita Przybilski, Raymond H.J. Staals, Peter C. Fineran. Quorum Sensing Controls Adaptive Immunity through the Regulation of Multiple CRISPR-Cas Systems. Molecular Cell (2016). DOI: 10.1016/j.molcel.2016.11.012.
Adrian G. Patterson, Simon A. Jackson, Corinda Taylor, Gary B. Evans, George P.C. Salmond, Rita Przybilski, Raymond H.J. Staals, Peter C. Fineran. Quorum Sensing Controls Adaptive Immunity through the Regulation of Multiple CRISPR-Cas Systems. Molecular Cell (2016). DOI: 10.1016/j.molcel.2016.11.012.