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Un estudio genético revela cómo los virus que infectan bacterias se protegen

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Un estudio genético revela cómo los virus que infectan bacterias se protegen y, a la vez, salvaguardan a sus hospedadoras

El biólogo Pablo Iturbe se doctora en la UPNA con una investigación publicada en la revista “Nature Microbiology” que abre vías para desarrollar estrategias que permitan sortear la resistencia de las bacterias a la destrucción por virus.

Una investigación desarrollada en la Unidad de Patogénesis Microbiana de Navarrabiomed, centro mixto de investigación biomédica del Ejecutivo Foral y la Universidad Pública de Navarra (UPNA), ha descubierto la manera en que el virus que infecta a la bacteria patógena Staphylococcus aureus organiza un tipo de genes en su genoma para lograr un complejo equilibrio: proteger de la infección por otros virus a la bacteria, el hospedador, para impedir ser destruida (inmunidad) y evitar que este mismo mecanismo de defensa interfiera con la actividad del virus y pueda eliminarlo (autoinmunidad). Dado que existen cepas de dicha bacteria que son multirresistentes al tratamiento con antibióticos, una estrategia para combatirla consiste en el empleo de la fagoterapia, que utiliza virus, denominados fagos, para infectarla y eliminarla. El conocimiento generado en este trabajo puede contribuir al desarrollo de estrategias que permitan sortear la resistencia que presentan las bacterias a la destrucción por virus. Este estudio, fruto de la tesis doctoral defendida en la UPNA por el biólogo Pablo Iturbe Sanz (Madrid, 1994), ha sido publicado por la revista científica “Nature Microbiology”.

S. aureus es, según Pablo Iturbe, una bacteria patógena “tremendamente versátil”, capaz de producir infecciones muy diversas: desde neumonía, abscesos, osteomielitis (infección en el hueso) o endocarditis (inflamación de la capa interna del corazón) hasta infecciones de todo tipo de implantes y prótesis. Además, como existen cepas que son multirresistentes al tratamiento por los antibióticos, la Organización Mundial de la Salud (OMS) la ha identificado como “una de las bacterias prioritarias para el desarrollo de nuevos antibióticos”.

S. aureus puede ser infectada por virus específicos llamados bacteriófagos o fagos, que se adhieren a la bacteria. Esta relación se considera parasitaria, porque el fago se beneficia a expensas de la bacteria y utiliza sus recursos para reproducirse. Eventualmente, esto puede llevar a la muerte de la bacteria cuando los nuevos fagos se liberan y rompen la célula bacteriana.

No obstante, algunos fagos tienen la capacidad de proteger a la bacteria de infecciones por otros virus, lo que se conoce como inmunidad, en una especie de relación simbiótica, donde el fago y la bacteria coexisten. Esto es beneficioso para el fago residente, ya que asegura que no tenga competencia por los recursos de la bacteria. Para que esta coexistencia funcione, el sistema debe estar equilibrado con el fin de permitir también que el fago residente sobreviva (autoinmunidad) sin ser eliminado por los mecanismos de defensa de la propia bacteria.

Mecanismo de defensa ante los virus

La investigación de Pablo Iturbe ha demostrado que el virus de S. aureus utiliza la arquitectura de los operones nocontiguos para conseguir que el mecanismo de defensa frente a otros virus se apague completamente y no actúe contra sí mismo cuando el virus residente inicia su multiplicación para colonizar otras bacterias. Los operones son grupos de genes que se encuentran juntos en el ADN, mientras que, en el caso de los operones nocontiguos, los genes no están situados uno al lado del otro en el genoma, pero pueden activarse o desactivarse juntos en respuesta a ciertas señales o condiciones, a pesar de su separación física. Estos genes realizan funciones fundamentales en la biología de la bacteria y del virus.

Este trabajo, que se ha realizado en colaboración con el grupo de investigación del profesor José R. Penadés en el Imperial College de Londres (Reino Unido), nace de estudios previos desarrollados por la Unidad de Patogénesis Microbiana de Navarrabiomed, que lidera el catedrático de la UPNA Íñigo Lasa Uzcudun y donde se describió la existencia de una nueva unidad de transcripción, que se denominó operón nocontiguo.

Además de publicarse en la revista “Nature Microbiology”, los resultados de la tesis doctoral se han recogido en otra publicación científica “microLife” y se han divulgado en el congreso internacional de microbiología The New Microbiology, organizado por la Organización Europea de Biología Molecular.

Antes de doctorarse en la UPNA, Pablo Iturbe cursó el grado en Biología (Mención Biotecnología) en la Universidad Complutense de Madrid. Allí realizó una estancia en el Departamento de Genética, en el grupo de Biotecnología de Plantas, donde desarrolló un estudio de retrotransposones de arroz. Más tarde, cursó el Máster Universitario en Biología Celular y Molecular Integrativa de la Universidad Menéndez Pelayo y trabajó durante dos años en el grupo de Microbiología Ambiental, colaborando en un proyecto europeo enfocado en la revalorización de compuestos de desecho de la industria a través de bacterias genéticamente modificadas.

Durante la realización de su tesis doctoral por la UPNA, desarrollada en Navarrabiomed bajo la dirección de Iñigo Lasa, Pablo Iturbe ha contado con una beca FPI obtenida a través de la convocatoria de Ayudas a proyectos de I+D+i 2017 del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. La tesis se enmarca en la actividad científica del Instituto de Investigación Sanitaria de Navarra (IdiSNA).

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