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Resumen “Contrasting genomic patterns and infection strategies of two co-existing Bacteroidetes podovirus genera”
Los virus de bacterias son entidades abundantes e importantes. Son una forma ubicua de vida, y en los ambientes marinos los virus sobrepasan en número a las bacterias en una proporción de 10:1, siendo la mayoría fagos que infectan a las bacterias. Durante la infección los fagos alteran la duración de la vida de las bacterias así como a los ciclos biogeoquímicos. También, la información sobre la especificidad del fago deriva de bioensayos en un gran rango de hospederos. La infección de los fagos a los hospederos los convierte en una fábrica de fagos que terminan por matar a las células (ciclo lítico), mientras que en el ciclo lisogénico permanece el DNA de forma extracromosomal o integrado al genoma, y potencialmente puede mejorar la adecuación del hospedero. De este modo existe alta variabilidad en la cuantificación de la cantidad de bacterias en las poblaciones naturales que contienen fagos atenuados. Los estimadores indican que existe entre el 7 y 73%, pero están limitados por la poca representación de los fagos en las bases de datos genómicos. En el artículo los autores exploran las estrategias de infección de seis podovirus grandes (φ38:1, φ40:1, φ13:2, φ18:3, φ19:3, y φ46:3). Estos fagos fueron aislados usando seis cepas diferentes del mismo hospedero Cellulophaga baltica del phylum Bacteriodetes. Éste es el tercer phylum de bacterias más abundante en los océanos del mundo. Los seis podovirus presentan un genoma grande (70 -75 kb).
Las comparaciones pareadas de los genomas de los seis podovirus en los 2 géneros (Cba401 y Cba183) comparten sólo 11 de un total comprendido de 101-130 genes. Para el género Cba401 encontraron sustituciones puntuales (SNP) en dos genes no obstante el 65% eran sinónimas. En Cba183 los fagos eran de mayor tamaño con un 20% de genoma no compartido. Además, las propiedades del rango de hospederos de los dos diferentes géneros de fagos está contrastado el uno al otro. El género Cba401 infectó a más de la mitad de las 21 cepas disponibles. Mientras que CBa183 infectó a menos cepas. De manera interesante, existen diferencias en el proceso de infección aumentando el tiempo de latencia y la producción de fagos en φ38:1, lo que sugiere que interactúan de diferente forma entre el huésped alternativo y el original. La presencia o ausencia de los seis podovirus fueron documentadas en las 21 cepas de C. baltica con dos métodos (pruebas de huecos y por cuantificación de las unidades formadoras de placa) pero ambos métodos subestimaron el rango de hospedero de los virus. Este rango puede estar ampliado por la presencia de modificaciones en los genes 85, 86, y 87 que están involucrados en otras especies en el proceso de reconocimiento de la célula del hospedero. Por consecuencia, también sugieren que los dos géneros de podofagos representan generalistas intra-especies (Cba41) y especialistas (Cba183). Para finalizar, asumen que estos fagos tienen un impacto en la diversidad bacteriana al existir oscilaciones generadas por los especialistas al eliminar a cepas de bacterias específicas y por los generalistas al impactar a una mayor diversidad de hospederos.
Contrasting genomic patterns and infection strategies of two co-existing Bacteroidetes podovirus genera, Holmfeldt et al. (2013)
La relación virus-hospedero ha sido poco entendida hasta ahora, el conocimiento que se tiene recae en sistemas modelo que no están ampliamente representados en el ambiente. Con el objetivo de conocer las estrategias de infección y especificidad de los virus, usando métodos de secuenciación se analizaron seis podovirus pertenecientes a dos géneros.
Encontraron que en uno de los género existía gran variación genética, mientras que en el otro género los genomas eran prácticamente iguales.
Uno de sus resultados más importantes es que los virus que presentaron mayor variación genética, también presentaron mayor variación en la especificidad del hospedero. De manera que encontraron que uno de los géneros se comporta como generalista y el otro especialista, aunque ambos comparten el mismo hábitat. Además proponen que los virus generalistas presentan una menor adecuación, aunque pienso que para concluir qué estrategia les brinda mayor adecuación, deberían hacerse más estudios.
Finalmente este estudio es importante porque brinda información sobre el intervalo de hospederos que los virus pueden infectar y, por medio de secuenciación del genoma, encuentran algunos genes candidatos que podrían ser los causantes de la diversidad de estrategias de infección.
El entender la dinámica de las interacciones entre las especies que conforman un ecosistema es importante tanto para los estudios ecológicos como para los evolutivos, ya que gran parte del proceso evolutivo es moldeado por estas interacciones. El entendimiento de éstas se encuentra sesgado, entre otras razones, por dos causas:
1)El estudio centralizado hacia organismos «carismáticos» (como vertebrados, árboles, etc.) y hacia organismos modelo o con importancia económica
2)La dificultad para estudiar organismos microscópicos (por ahora consideremos a los virus como organismos)
Este sesgo ha afectado realmente nuestra visión de la dinámica de los ecosistemas, por lo cual considero que estudios como el presentado por Holmfeldt et al. (2014) son realmente deseables. Para mí fue sorprendente la estadística que nos indica que los virus superan en 10:1 a las bacterias en ambientes marinos. Siendo así, no se puede negar su importancia mayúscula en el funcionamiento de estos ambientes.
Un aspecto que me llamó mucho la atención es como la variabilidad genética de cada uno de los dos géneros estudiados refleja sus estrategias ya sea como especialistas o generalistas. Al principio me pareció un poco paradójico que los virus con mayor variabilidad en tamaño y contenido del genoma pueden infectar un menor número de cepas bacterianas, aunque al pensar en sentido inverso pude darme cuenta que la especialización requeriría de diferenciación. En contraste, los genomas de las cepas del género generalista presentan poca variación ya que se requiere de la estabilidad de un fenotipo apto para poder explotar variedad de nichos. Tal vez un patrón similar de poca variabilidad pueda observarse en otros taxa generalistas, como por ejemplo roedores o blatodeos.
En conclusión, es afortunado que se esté avanzando en la caracterización del genoma de organismos no modelo para poder tener una idea más completa del funcionamiento de los ecosistemas y de las dinámicas evolutivas que las moldean.
Contrasting genomic patterns and infection strategies of two co-existing Bacteroidetes podovirus general (Holmfeldt et al 2013)
Para llevar a cabo con éxito las técnicas de genética molecular es esencial tener una completa comprensión de las propiedades de los diversos organismos utilizados comúnmente para la propagación y la manipulación de ADN recombinante. En particular los virus son altamente infecciosos para cada forma de vida, donde una vez que esto ocurre, pueden afectar gran número de aspectos del ciclo de vida del huésped. Mucha de esta información se ha obtenido a través de ensayos que evalúen la infección por fagos con diferentes huéspedes, sin embargo estos se han visto limitados por la falta de cultivos de hospederos adecuados y que los resultados suelen ser cualitativos.
Es de suma importancia conocer la dinámica de la infección, ya sea lítica o lisogénica, en este sentido, el artículo busca analizar las estrategias de infección entre el fago y el hospedero, a la par de análisis genómicos, para entender los mecanismos y genes que determinan que tipo de infección se presentará. Encontraron poca similitud genética entre los fagos; los individuos del Cb401 tuvieron una alta similitud y el Cba183, fue muy variable, inclusive en algunas funciones y estructuras de reconocimiento de hospederos. Es de resaltar como la aproximación con estos métodos permitió obtener una serie de propiedades cuantitativas poco comunes anteriormente y que permiten una caracterización de un fago generalista y otro especialista.
Un aporte importante de este trabajo es que genera datos cuantitativos que describen los mecanismos tanto fisiológicos y genéticos en fagos no modelo, todo ello para mejorar el entendimiento durante la infección de dichos fagos y sobre todo generar modelos que permitan generar predicciones.
Los bacteriofagos a pesar de ser ubicuos y tener un rolecológico importante, no se cuentan con los modelos de estudio para entender sus procesos de infección y desarrollo en el hospedero. Desarrollar estudios en bacteriofagos depende directamente del conocimiento de su hospedero, el mecanismo de cultivo y del reconocimiento de los mecanismos de infección.
El estudio analiza en seis podoviruses, que tienen como hostepero a Cellulophaga baltica, importante para la degradación de compuestos organicos en los oceanos. El objetivo principal es caracterizar a partir del genoma los seis diferentes fagos, reconocer las características y los mecanismos de la infección.
A partir de la caracterización de se encontraron diferencias intra especificas en los generos, en el Cba401 se encontraron numerosos polimorfismos,estas variaciones fueron correlacionadas en genes codificantes para proteinas de acarreo o reconocimiento con el reconocimiento del hospedero. Mientras que en Cba183 la variación ocurria en el tamaño, los genes que contenian, además de carecer de secuencias codificantes similares a las que se encontraban en el hospedero.
El mecanismo de infección y preferencia por el hospedero presentó variabilidad entre los fagos, produciendo diferentes efectos en los hospederos, mientras en unos producía acumulación en placas grandes claras y redondas en el hospedero alternative producía placas difusas, turbias y pequeñas.
Para los fagos se encontró que la variación genetica ocurre en sitios que codifican para el reconocimiento del hospedero, y este tipo de señales podrían descencadenar los diferentes mecanismos de infección. Siendo que la variación genetica entre el reconocimiento dictaría la especificidad con el hospedero, hacienda que los patrones de reconocimiento son específicos dependiendo de el genero del fago, sin embargo existe variación para que no sean ni unicos ni universales , y aunque exista un trade off entre los generos la competencia entre las sepas hace possible que el rango de hospederos sea más grande.
Así, a pesar de que se encuentran en el mismo habitat, los mecanismos de infección e idenificación del hospedero hacen justamente que tengan diferentes impactos en la comunidad bacteriana, ya que los fagos generalistas (410) infectan mayor diversidad de bacterias, los fagos especificos (183) son mas especificos tienen mecanismos de infección que median la poblacion bacterio especifica.
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