La memoria inmunitaria de las bacterias contra los virus

Un nuevo estudio muestra que la respuesta defensiva de las bacterias frente a los virus bacteriófagos varía según la velocidad a la que el virus se replica dentro de las células infectadas.

El estudio es obra de un equipo liderado por expertos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España.

Los resultados de la investigación indican que las bacterias optarían por el suicidio celular (sistemas Abi) ante infecciones rápidas, pero que aplicarían la memoria inmunológica (sistema CRISPR) frente a virus bacteriófagos lentos. El hallazgo podría contribuir a mejorar las aplicaciones biotecnológicas de la técnica CRISPR, fundamental en edición genética y en terapias inmunológicas, y a la mejora en el uso de virus bacteriófagos contra bacterias resistentes a antibióticos.

Los modelos matemáticos empleados por los investigadores sugieren que los bacteriófagos usan dos estrategias distintas para proliferar en las poblaciones bacterianas. “Pueden replicarse muy rápido y matar al hospedador antes de que los mecanismos inmunitarios tengan tiempo de reaccionar, o bien pueden replicarse muy despacio y provocar infecciones persistentes que pueden convertirse en crónicas”, explica Clemente Fernández Arias, investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB) y autor principal del estudio.

Aplicando el mismo método los investigadores han podido observar cómo las bacterias deciden el mecanismo inmunitario más idóneo según las características de esta infección. “Según nuestros modelos, las bacterias solo almacenan en su memoria los fragmentos del ADN de los virus bacteriófagos lentos. Esto podría ayudarnos a entender los mecanismos de activación del sistema CRISPR como respuesta inmunológica”, señala Fernández Arias.

Virus bacteriófago infectando a una célula bacteriana. (Imagen: NIAID)

Para llegar a estas conclusiones, los investigadores han aplicado modelos matemáticos que simulan lo que ocurre en el interior de la célula bacteriana durante una infección vírica. “Las matemáticas son una herramienta indispensable para entender las dinámicas entre virus bacteriófagos y bacterias y aportan una intuición y un conocimiento que serían imposibles de conseguir usando exclusivamente descripciones verbales de los procesos involucrados en la infección”, explica Federica Bertocchini, investigadora del CSIC en el CIB.

El estudio se titula “The coordination of anti-phage immunity mechanisms in bacterial cells”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications. (Fuente: Esther M. García Pastor / CSIC)