Los diferentes organismos modelo. Capítulo 2: Virus Bacteriófagos

bacteriofago T4. Gónzales, C.
Imagen de un virus bacteriófago T4.

En el capítulo 1 de estar serie,  os comenté la importancia de los organismo modelo en la ciencia. Estos organismos permiten a los científicos obtener una gran información y poder extrapolarla al resto de los organismo. En este capítulo, como su mismo nombre indica os voy a hablar de los virus bacteriófagos.

Para los que no sabéis que son los virus, son agentes infecciosos, con un tamaño entre 10-400nm. Son acelulares, se reproducen utilizando la maquinaria reproductora de una célula hospedadora, por lo que son parásitos obligados. No obstante, poseen información genética propia: dirigen su proceso de replicación y su ácido nucleico codifica para proteínas virales, estructurales o de multiplicación. Hay diferentes formas de clasificarlos:

  • En función al hospedador que parasitan se clasifican en 3 grandes grupos: virus bacterianos o bacteriófagos, virus vegetales y virus animales.
  • Por su forma: helicoidales, icosaédricos y complejos.
  • Según el tipo de ácido nucleico: ADN-virus o ARN-virus.
  • Por la presencia o ausencia de envoltura: envueltos o desnudos.

A pesar de su diversidad, suelen tener algunas características comunes como: una cubierta protectora de proteína o cápside, un genoma de ADN o ARN dentro de la cáspside, y una capa de membrana denominada envoltura, solo presente en algunos virus (Kahn, 2016).

Estructura y forma virus
Imagen 1: Estructura y forma de los virus.

Virus Bacteriófagos:

Los virus bacteriófagos o fagos son aquellos que infectan a las bacterias. Son los mas estudiados. Varían mucho en sus formas y en su material genético. Sus genomas pueden ser de ADN o ARN pudiendo tener desde cuatro genes hasta cientos (Kahn, 2016). Suelen ser virus complejos, pero también hay fagos icosaédricos, y helicoidales.

En las infecciones víricas de los bacteriófagos, existen dos ciclos de vida distintos. Un ciclo de vida lítico o un ciclo de vida lisogénico. 

Ciclo lítico:

Existen diferentes etapas: 

  1. Inicialmente se da una fase de adsorción o fijación donde se unen las proteínas o las fibras de la cola del fago a los receptores específicos de la célula bacteriana. Esta unión es reversible.
  2. Después ocurre la penetración o entrada del virus en la bacteria. En los bacteriófagos ocurre por inyección del ácido nucleico, que pasa desde la cabeza hasta la célula huésped a traves de la cola hueca.
  3. Una vez liberado el ácido nucleico, se inicia su replicación en el citoplasma celular y la síntesis de proteínas virales, utilizando la maquinaria biosintética del hospedador, también en el citoplasma.
  4. Tras esto, tiene lugar una etapa de ensamblaje o maduración, donde las copias de ácido nucleico y de proteínas virales se agrupan formando nuevos virus.
  5. Una vez terminada la multiplicación, los virus salen de la célula provocando la lisis de esta. Durante la fase de liberación, los virus envueltos adquieren su membrana a partir de la membrana de la célula hospedadora, tras insertar en ella proteínas específicas codificadas por el genoma viral.
lítico
Imagen 2: Ciclo lítico en virus bacteriófagos.

Ciclo lisogénico:

No todos los fagos presentan este ciclo, solo pueden usar el ciclo lítico. Pero existen fagos atemperados  que pueden alternar entre ciclo lítico y ciclo lisogénico.

Este ciclo permite a un fago reproducirse, pero sin matar las células de su huésped. Las fases de fijación e inyección del ADN son iguales que en el ciclo lítico. Pero se diferencian en que no se va a copiar ni expresar el ADN,  su ADN se va a incorporar al genoma de la bacteria (pasa a denominarse profago) y  se va a replicar junto con el genoma de la bacteria sin que se produzca la síntesis de los componentes virales ni la liberación de la progenie viral (Kahn, 2016).

Lisogénico
Imagen 3: Ciclo lisogénicos en virus bacteriófagos.

El Fago T4

El bacteriófago mas característico es el Fago T4. Infecta a las bacterias Escherichia coli. Mide unos 200nm, siendo de los fagos mas grandes. Pertenece al grupo T, donde también se incluyen los enterobacteriófagos T2 y T6. Tan solo consta de un ciclo vital lítico, y no lisogénico, que dura unos 30 minutos. Unas de sus características es su alta velocidad de copia del ADN con solo un error por cada 300 copias. Este fago se ha utilizado en estudios sobre la regulación génica, estudios sobre el cáncer y el control de la proliferación celular (Neyoy, 2014).

Estructura del fago T4
Imagen 4: Estructura del Fago T4

REFERENCIAS:

Neyoy, C. (2014). “Organismos modelos en biología”. Apuntes de biología molecular. Disponible en: http://apuntesbiologiamol.blogspot.com.es/2014/03/organismos-modelo-en-biologia.html [Último acceso: 15 Ene. 2018]

Khan, K. (2016). “Virus”. Khan Academy. DIsponible en: https://es.khanacademy.org/science/biology/biology-of-viruses [Último acceso: 3 jun. 2018].

Las bacterias tienen memoria que pasa a sus descendientes

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Los investigadores estudiaron Pseudomonas aeruginosa, que forma biofilms en las vías respiratorias de personas con fibrosis quística y puede causar infecciones letales.

Según los científicos de la UCLA (Universidad de California) las bacterias, a pesar de no tener un sistema nervioso central ni neuronas, poseen una “memoria” con la que transmiten conocimiento sensorial de una generación de células a otra.  Han publicado su estudio en la PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Aquí os dejo el enlca de la noticia: http://newsroom.ucla.edu/releases/bacteria-pass-on-memory-to-descendants-ucla?_ga=2.180640751.977971598.1523012985-1891032046.1523012985

 

 

Curso “The Extremes of Life: Microbes and Their Diversity”

La Universidad de Kyoto nos ofrece este curso a través de la plataforma edX. Es de acceso gratuito y está en inglés (nivel medio). En él aprenderás la base genética de la diversidad microbiana y cómo están adaptados los microorganismos a los hábitats extremos de nuestro planeta. ¡No te lo pierdas!

Enlace al curso: https://www.edx.org/course/extremes-life-microbes-diversity-kyotoux-003x-1

¡Aquí no hay quien viva!

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Laguna en Yellowstone donde es posible encontrar organismos extremófilos. Fuente: http://bit.ly/2q9zUfQ

Los organismos extremófilos son aquellos que se desarrollan en ambientes extremos, etimológicamente, “los amantes de lo extremo”. Cuando hablamos de ambientes extremos, estamos usando un término relativo, es decir, necesitamos un patrón con el que comparar. Las condiciones consideradas normales son aquellas en las que habitan la mayoría de los seres vivos. Los factores que se analizan son la temperatura, la salinidad del agua, su pH, su disponibilidad, la presión atmosférica, entre otros. Los organismos extremófilos consideran normales las condiciones que para nosotros son extremas, pero para ellos no suponen algo inusual. Las fumarolas submarinas, lagunas de alta salinidad o extrema acidez o basicidad y las zonas de altas o bajas temperaturas, son ejemplos de ambientes donde suelen encontrarse estos seres tan peculiares.

El descubrimiento de estos organismos ha supuesto una revolución en sectores como la ingeniería genética, la minería o la industria alimenticia. A continuación, daré algunos ejemplos de las aplicaciones que tienen actualmente estos organismos o sus metabolitos.

Thermophilus aquaticus es una bacteria termófila descubierta en un manantial del Parque Nacional de Yellowstone en 1969 por Thomas Brock. Esta bacteria es capaz de vivir a temperaturas comprendidas entre 50 y 80 °C por lo que sus enzimas deben trabajar, sin desnaturalizarse, a altas temperaturas. Este descubrimiento revolucionó la ingeniería genética ya que permitió desarrollar la técnica de la PCR (Polimerase Chain Reaction). Kary Mullis ganó el Premio Nobel de Química en 1993 por su trabajo en esta tecnología. Disciplinas como la investigación biológica, el diagnóstico médico y la investigación forense se han visto altamente beneficiadas con el desarrollo de esta técnica.

La biominería es el uso de microorganismos en diferentes aspectos de la explotación de los minerales, abarcando desde la concentración de las especies de interés (a través de la bioflotación), la recuperación de los elementos presentes en ellas (biolixiviación y biooxidación), hasta su acción en tareas de remediación ambiental. La bioextracción de metales es posible gracias a que estos organismos disuelven las rocas o minerales y los solubilizan. Los microorganismos realizan esta tarea como parte de sus procesos metabólicos, simplemente alimentándose de los minerales (son quimiolitoautotróficas o quimioautótrofos). El metal se recupera utilizando electrodos de acero sobre los que, por un proceso electroquímico, se depositan los metales de interés. La primera bacteria identificada con estas características fue Acidithiobacillus ferrooxidans. Otros ejemplos de organismos usados en minería son Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus caldos y Leptospirillum ferrooxidans.

Los halófilos, organismos que viven en ambientes de alta salinidad, tienen aplicación en la industria del petróleo. Sus extremoenzimas podrían ser útiles para aumentar la cantidad de crudo extraído en los yacimientos petroleros. Los canales que se crean para extraerlo, se llenan de una mezcla viscosa de arena y goma guar. Para permitir la salida del petróleo, esta goma debe ser eliminada por lo que los halófilos podrían contribuir en su degradación, reduciendo costes y aumentando el rendimiento de extracción.

Otro ejemplo son los psicrófilos, organismos que son capaces de desarrollarse a temperaturas entre los 0 y 5 °C. Estos seres han despertado la atención de las industrias que necesitan enzimas que operen a temperaturas propias de sistemas de refrigeración (procesado de alimentos, fabricantes de perfumes y fragancias, detergentes para lavado en frío…).

Los acidófilos son organismos capaces de vivir en medios con pH muy bajo. Un ejemplo es Lactobacillus acidophilus, presente de forma natural en muchos alimentos y el en tracto digestivo de los animales. Se utiliza como probiótico (organismo beneficioso para el ser vivo) en medicina y veterinaria.

Las enzimas de los microorganismos alcalófilos son capaces de resistir medios básicos como los generados por los detergentes. Dichas moléculas (proteasas y lipasas principalmente) degradan los restos de comida de la ropa por lo que constituyen un buen aditivo a los detergentes de nueva generación. Además, estas enzimas se usan para el decoloro de prendas vaqueras (lavado a la piedra).

El conocimiento sobre las condiciones óptimas para vivir de estos organismos ha cambiado la percepción que se tiene acerca de la posible vida extraterrestre. Los astrobiólogos tienen un gran interés en los organismos extremófilos pues se desarrollan en lugares análogos a los que podríamos encontrar en otros planetas, lo que podría significar el hallazgo de vida extraterrestre en estas localizaciones inexploradas.

Los beneficios aportados por estos organismos pueden verse incrementados con el uso de la ingeniería genética. Aún no hemos desarrollado todo el potencial que esconden por lo que la investigación en este campo puede suponer una revolución biotecnológica sin precedentes.

Bibliografía:

ArgenBio (2007). Recuperado el 22 de mayo de 2017 de: http://bit.ly/2qLjFqt

Juan Carlos Codina Escobar. Recuperado el 22 de mayo de 2017 de: http://bit.ly/2qNiPeR

Ainhoa Iriberri (24 de noviembre de 2015). Bacterias extremas. El Español. Recuperado el 22 de mayo de 2017 de: http://bit.ly/2r9BceQ

Ramírez, N.; Serrano, J. A.; Sandoval, H. (2006). Microorganismos extremófilos. Actinomicetos halófilos en México. Revista Mexicana de Ciencias Farmacéuticas, (37), 56-71.  Recuperado el 22 de mayo de 2017 de: http://bit.ly/2rJ66ba

 

 

La salmonela sigue resistiendo a los antibióticos

Los microbios siguen resistiendo a los antibióticos. La Unión Europea avisa sobre nuevas formas de resistencia a estas sustancias de ciertos microorganismos como la salmonela, la causante de la segunda enfermedad alimenticia más frecuente.

Puedes leer la noticia entera aquí:

http://www.larazon.es/atusalud/salud/los-antibioticos-ya-no-pueden-con-la-salmonela-AH14571526