Investigadores de la UAM identifican elementos genéticos móviles clave para la defensa contra bacteriófagos

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) han identificado elementos géneticos móviles (MGE, por sus siglas en inglés) que desempeñan un papel fundamental en la transferencia de sistemas de defensa entre bacterias. Así lo ha explicado la UAM en una nota de prensa en la que ha detallado que se analizaron más de 1,1 millones de genomas bacterianos y se identificaron más de 11.000 pipolinas, que son un tipo de MGE.

Las bacterias han desarrollado sistemas de defensa complejos para sobrevivir en entornos adversos, donde una de las principales amenazas son los bacteriófagos, virus que infectan y destruyen a las bacterias. Los elementos genéticos móviles son fragmentos de ADN que se desplazan dentro o entre genomas y que permiten la propagación de genes clave para la supervivencia, como los relacionados con la resistencia a antibióticos, metales pesados o factores de virulencia.

Entre la diversidad de MGE, el grupo de Facultad de Medicina de la UAM dirigido por Modesto Redrejo descubrió en 2017 las pipolinas. Estas se diferencian de otros elementos genéticos móviles por codificar una ADN polimerasa, llamada piPolB, que permite la replicación del ADN sin necesidad de un ARN iniciador o una proteína terminal.

El grupo había demostrado en estudios anteriores que las pipolinas tienen un contenido genético altamente variable, principalmente relacionado con la movilización y el metabolismo del ADN. Pero no encontraron genes de resistencia a antibióticos ni factores de virulencia asociados a estas estructuras, lo que dejaba incierto su papel biológico, ya que no se conocía qué ventaja selectiva podían aportar a su hospedador.

Ahora, en una investigación reciente liderada por Víctor Mateo, investigador predoctoral del programa FPI-UAM, se han encontrado pipolinas por primera vez en especies patógenas conocidas, como Salmonella enterica , Vibrio cholerae y Staphylococcus aureus .

MECANISMOS DE DEFENSA EN LAS PIPOLINAS

El análisis de los genes codificados en estos MGE reveló a los investigadores que las pipolinas contienen, en promedio, más genes de defensa contra bacteriófagos que otros MGE, como los plásmidos, los elementos integrativos conjugativos o los virus satélites.

Entre los mecanismos de defensa presentes en las pipolinas, destacan los sistemas de restricción-modificación y las helicasas, pero los investigadores también encontraron una gran variedad de sistemas caracterizados en los últimos años.

«Observamos una ausencia relativa de genes de resistencia a antibióticos, factores de virulencia u otros genes que aporten diferentes ventajas adaptativas. Esto es sorprendente puesto que los MGE no tienen por qué especializarse en llevar un determinado tipo de genes ventajosos. En cualquier caso, esta observación sugiere que un posible rol biológico de las pipolinas es participar en la protección bacteriana frente a virus u otros MGE que intenten entrar en la bacteria», ha afirmado Redrejo.

El estudio, publicado en Nucleic Acids Research , también reveló que muchos sistemas de defensa contenidos en las pipolinas, especialmente en enterobacterias, han sido intercambiados recientemente con plásmidos y otros elementos conjugativos. «Esto sugiere que las pipolinas no actúan de forma aislada, sino que participan activamente en la red global de MGEs que gestiona el repertorio de sistemas de defensa y facilita su transferencia a otras bacterias», agrega Mateo.