Investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, revelan ahora cómo un parásito bacteriano infecta y se reproduce en los núcleos de mejillones de aguas profundas provenientes de fuentes hidrotermales y filtraciones frías. Una sola célula bacteriana invade el núcleo del mejillón, donde se reproduce hasta formar más de 80.000 células, al tiempo que garantiza que su célula huésped se mantenga viva.
La mayoría de los animales viven en estrecha relación con las bacterias. Algunas de estas bacterias viven dentro de las células de sus huéspedes, pero sólo unas pocas son capaces de vivir dentro de los orgánulos celulares. Un grupo de bacterias ha descubierto cómo colonizar los núcleos de sus huéspedes, una hazaña notable dado que el núcleo es el centro de control de la célula.
Hasta el momento no se sabe nada sobre los procesos moleculares y celulares que utilizan estas bacterias intranucleares para infectar y reproducirse en huéspedes animales. Un grupo de científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Marina presenta ahora el primer análisis en profundidad de un parásito intranuclear de animales.
Cómo reproducirse masivamente dentro de una célula sin matarla
Este parásito intranuclear, candidato Endonucleobacter infecta los núcleos de mejillones de aguas profundas provenientes de fuentes hidrotermales y filtraciones de agua fría en todo el mundo. Una sola célula bacteriana penetra en el núcleo de los mejillones y luego se reproduce hasta más de 80.000 células, lo que hace que el núcleo se hinche hasta 50 veces su tamaño original. “Queríamos entender cómo la bacteria infecta y se reproduce dentro de los núcleos, y en particular cómo estas bacterias obtienen los nutrientes que necesitan para su replicación masiva, pero al mismo tiempo evitan que sus células anfitrionas mueran”, dice Niko Leisch, coautor principal junto con Nicole Dubilier del Departamento de Simbiosis del Instituto Max Planck de Microbiología Marina.
Utilizando un conjunto de métodos moleculares y de imágenes, los científicos revelaron que candidato Endonucleobacter vive de azúcares, lípidos y otros componentes celulares de su anfitrión. No digiere los ácidos nucleicos de su anfitrión, como muchas otras bacterias intranucleares. Esta estrategia de alimentación garantiza que la célula anfitriona funcione el tiempo suficiente para proporcionar candidato Endonucleobacter con los nutrientes que necesita para reproducirse en cantidades tan masivas.
Carrera armamentista por el control de la célula
Una respuesta habitual de las células animales a las infecciones es la apoptosis, un programa de suicidio que las células inician cuando son dañadas o infectadas por bacterias o virus. -Curiosamente, estas bacterias han ideado una estrategia sofisticada para evitar que sus células huésped se maten a sí mismas-, afirma el primer autor Miguel Éngel González Porras. -Producen proteínas que suprimen la apoptosis, llamadas inhibidores de la apoptosis-. A continuación, se produce una carrera armamentística para controlar la muerte celular: a medida que las bacterias producen cada vez más IAP, la célula huésped aumenta su producción de proteínas que inducen la apoptosis. Finalmente, después de que el parásito haya tenido tiempo suficiente para multiplicarse en masa, la célula huésped se rompe, liberando a las bacterias y permitiéndoles infectar nuevas células huésped.
Nicole Dubilier añade: -El descubrimiento de inhibidores de la apoptosis en candidato Endonucleobacter fue uno de los resultados más sorprendentes de nuestro estudio, porque estas proteínas solo se conocen en animales y algunos virus, pero nunca se han encontrado en bacterias. Los análisis de los autores de las relaciones evolutivas de los inhibidores de la apoptosis revelaron que el parásito probablemente adquirió estos genes de su hospedador a través de la transferencia horizontal de genes. Si bien la transferencia horizontal de genes de bacterias a eucariotas es bien conocida, solo se conocen muy pocos ejemplos de transferencia horizontal de genes en la dirección opuesta, como los que ahora han descubierto los autores.
Implicaciones de la evolución para la medicina
“Nuestro descubrimiento amplía nuestra comprensión de las interacciones entre el hospedador y los microbios y pone de relieve las complejas estrategias que han desarrollado los parásitos para prosperar en sus hospedadores”, explica Nicole Dubilier. Estos hallazgos podrían tener implicaciones más amplias para el estudio de las infecciones parasitarias y las estrategias de evasión inmunitaria en otros organismos. “Nuestra investigación arroja luz sobre un mecanismo de intercambio genético que se había pasado por alto (la transferencia horizontal de genes de eucariotas a bacterias), lo que podría influir en la forma en que entendemos la evolución y la patogénesis microbianas. Además, nuestro estudio ofrece información sobre la regulación de la apoptosis, que es relevante para la investigación del cáncer y la biología celular”, concluye Niko Leisch.
Miguel Éngel González Porras, Adrien Assié, Målin Tietjen, Marlene Violette, Manuel Kleiner, Harald Gruber-Vodicka, Nicole Dubilier, Nikolaus Leisch
Un parásito bacteriano intranuclear de mejillones de aguas profundas expresa inhibidores de la apoptosis adquiridos de su huésped.
