Durante miles de millones de años, los virus y las bacterias se han visto envueltos en una carrera armamentista sin fin, y esto ha provocado que un depredador se convierta en “un monstruo de cola”.
El único devorador de bacterias viruso bacteriófago, se llama oficialmente P74-26, aunque se le conoce más coloquialmente como ‘Rapunzel’ virus.
Al igual que los mechones absurdamente largos de la princesa de cuento de hadas, la ‘cola de caballo’ del patógeno se destaca entre una multitud de sus pares.
Con una longitud de casi un micrómetro, el apéndice es 10 veces más largo que la mayoría de los otros bacteriófagos.
De hecho, tiene la cola más larga de cualquier virus conocido y, curiosamente, también el más estable.
Según una nueva investigación, este impresionante apéndice es probablemente lo que le permite a Rapunzel virus
En aguas termales burbujeantes que alcanzan temperaturas muy por encima de los 77 °C (170 °F), Rapunzel virus vive al infectar la bacteria Termo termófilo y usando la maquinaria de la otra célula para reproducirse y multiplicarse.
Uniendo muchas imágenes de la cola del virus en varios puntos de su construcción, los científicos pudieron desentrañar su estructura única. Simulaciones por computadora más aclarado la “red de interacciones altamente entrelazadas” que se coordinan para construir esta sonda impresionantemente larga.
“Usamos una técnica llamada microscopía crioelectrónica, que es un microscopio enorme que nos permite tomar miles de imágenes y videos cortos con un aumento muy alto”. explica
“Al tomar muchas fotografías de los tubos de la cola del fago y apilarlos, pudimos descubrir exactamente cómo encajan los componentes básicos”.
Las colas de los bacteriófagos vienen en una variedad de longitudes y estilos: algunas largas, algunas elásticas, algunas cortas y algunas rígidas. Estos ‘máquinas’ moleculares han evolucionado para reconocer células huésped bacterianas específicas antes de penetrarlas y luego entregar su genoma al citoplasma para su replicación.
Dada la naturaleza de bloqueo y llave de este ataque, existe una gran diversidad de colas entre los bacteriófagos, que se encuentran prácticamente en todos los hábitats de la Tierra. Pero, ¿en qué se diferencian exactamente estas colas?
Hasta la fecha, los científicos han caracterizado muy pocas interacciones fago-huésped, y ahora que la resistencia a los antibióticos es una amenaza creciente para la salud humana, los expertos recurren a los fagos en busca de ideas sobre cómo derrotar a las superbacterias.
Por ejemplo, Rapunzel virusLa cola parece ser una gran amenaza para las bacterias debido a la forma en que sus componentes básicos se entrelazan y se apilan.
A pesar de su gran tamaño, el virusLa cola se basa en la mitad del número de componentes básicos que otros bacteriófagos, dicen los investigadores, y eso parece marcar la diferencia.
“Creemos que lo que ha sucedido es que algunos antiguos virus fusionó sus componentes básicos en una proteína”, dice bioquímico Brian Kelch de UMass.
“Imagínese que dos pequeños ladrillos de Lego se fusionan en un gran ladrillo sin costuras. Esta larga cola está construida con bloques de construcción más grandes y resistentes. Creemos que eso podría estar estabilizando la cola a altas temperaturas”.
Estas subunidades extrarresistentes se apilan con un mecanismo similar a una bola y un casquillo similar a los ladrillos Lego, que tienen un lado tachonado y el otro embolsado.
En los virus, cada uno de estos bloques de construcción tiene una especie de forma de anillo, lo que significa que toda la cola forma un tubo hueco cuando se completa. Este es el canal a lo largo del cual el virus envía su genoma una vez que ha penetrado en una célula bacteriana.
“Nuestra investigación encuentra que estos bloques de construcción pueden cambiar de forma o conformación, a medida que se juntan”. dice Cordero.
“Este comportamiento de cambio de forma es importante para permitir que los bloques de construcción encajen entre sí y formen la estructura correcta del tubo de cola”.
el rapunzel virus la cola es excepcionalmente larga, lo que parece darle más poder para atrapar y penetrar bacterias. Al mismo tiempo, sin embargo, esa gran longitud significa que hay más posibilidades de que el ensamblaje de la cola salga mal.
Los investigadores creen que debe haber mecanismos internos que mantengan la cola en desarrollo en el camino correcto, y estos mecanismos probablemente se comparten con otros fagos.
Comprender cómo funcionan algún día podría ayudar a los científicos a crear mejores tratamientos en la lucha contra las bacterias mortales.
“Creo que estudiar cosas únicas e interesantes puede conducir a hallazgos y aplicaciones que ni siquiera podemos imaginar”. dice Cordero.
Ahora que saben cómo virus‘ formas de la cola, los investigadores planean alterar genéticamente su longitud para ver cómo eso podría cambiar sus interacciones con las bacterias.
No importa el resultado, estos experimentos seguramente nos enseñarán algo nuevo.
El estudio fue publicado en el Diario de Química Biológica.