Imagina que hay flechas que son letales cuando se disparan contra tus enemigos pero inofensivas si caen sobre tus amigos. Es fácil ver cómo serían una ventaja asombrosa en la guerra, si fueran reales. Sin embargo, algo como estas flechas síde hecho existen, y se utilizan en la guerra ... solo que en una escala diferente.
Estas armas se llaman tailocins, y la realidad es casi más extraña que la ficción.
"Las tailocins son nanomáquinas de proteínas extremadamente fuertes fabricadas por bacterias", explicó Vivek Mutalik, científico investigador del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab que estudia las tailocins y los fagos, los virus que infectan las bacterias de los que las tailocins parecen ser remanentes ".Parecen fagos pero no tienen la cápside, que es la 'cabeza' del fago que contiene el ADN viral y la maquinaria de replicación. Por lo tanto, son como una aguja accionada por resorte que va y se posa en la célula objetivo., luego parece atravesar toda la membrana celular haciendo un agujero en el citoplasma, por lo que la célula pierde sus iones y su contenido y se colapsa ".
Una amplia variedad de bacterias son capaces de producir tailocins, y parecen hacerlo en condiciones de estrés. Porque las tailocins solo son letales para cepas específicas, tan específicas, de hecho, que se han ganado el apodo de "misiles autoguiados bacterianos".- Las tailocins parecen ser una herramienta utilizada por las bacterias para competir con sus rivales. Debido a su similitud con los fagos, los científicos creen que las tailocins son producidas por el ADN que se insertó originalmente en los genomas bacterianos durante las infecciones virales los virus dan a sus huéspedes instrucciones parahacer más de sí mismos, y durante el tiempo evolutivo, las bacterias descartaron las partes del ADN del fago que no eran beneficiosas, pero conservaron las partes que podrían ser cooptadas para su propio beneficio.
Pero, a diferencia de la mayoría de las habilidades que se seleccionan a través de la evolución, las tailocins no salvan al individuo. Según Mutalik, las bacterias mueren si producen tailocins, tal como lo harían si fueran infectadas por un verdadero virus fago, porque las nanomáquinas puntiagudaserupcionan a través de la membrana para salir de la célula productora de manera muy similar a las partículas virales replicadas. Pero una vez liberadas, las tailocins solo se dirigen a ciertas cepas, sin afectar a las otras células del linaje huésped.
"Benefician a los parientes, pero el individuo es sacrificado, que es un tipo de comportamiento altruista. Pero todavía no entendemos cómo ocurre este fenómeno en la naturaleza", dijo Mutalik. Los científicos tampoco saben con precisión cómo el émbolo de la aguja punzantede las funciones tailocin.
Estos temas, y los tailocins en su conjunto, son un área de investigación candente debido a las muchas aplicaciones posibles. Mutalik y sus colegas del Área de Biociencias de Berkeley Lab, junto con colaboradores de UC Berkeley, están interesados en aprovechar los tailocins para estudiar mejor los microbiomas. OtrosLos grupos están interesados en usar tailocins como alternativa a los antibióticos tradicionales, que eliminan indiscriminadamente las cepas beneficiosas junto con las malas y son cada vez más ineficaces debido a la evolución de los rasgos de resistencia a los medicamentos.
En su artículo más reciente, el equipo colaborativo de Berkeley exploró la base genética y los mecanismos físicos que gobiernan cómo las tailocins atacan cepas específicas, y analizó las similitudes y diferencias genéticas entre los productores de tailocin y sus cepas objetivo.
Después de examinar 12 cepas de bacterias del suelo que se sabe que usan tailocins, los biólogos encontraron evidencia de que las diferencias en los lipopolisacáridos moléculas a base de grasa y azúcar adheridas a las membranas externas podrían determinar si una cepa es atacada o no por untailocin particular.
"Las bacterias que estudiamos viven en un entorno desafiante y con pocos recursos, por lo que estamos interesados en ver cómo podrían estar usando tailocins para luchar por la supervivencia", dijo Adam Arkin, coautor principal y científico principal de la facultad enÁrea de Biociencias y codirector técnico del Área de Enfoque Científico de Ecosistemas y Redes Integradas con Genes y Conjuntos Moleculares ENIGMA. Arkin señaló que, aunque los científicos pueden inducir fácilmente a las bacterias a producir tailocinas en el laboratorio y pueden insertar fácilmente los genes encepas para la producción en masa, que serán útiles si queremos convertir tailocins en medicamentos todavía hay muchas preguntas sin respuesta sobre cómo las bacterias despliegan tailocins en su entorno natural, así como cómo y por qué se atacan cepas particulares.con la precisión de un asesino.
"Una vez que comprendamos los mecanismos de focalización, podemos comenzar a usar estos tailocins nosotros mismos", agregó Arkin. "El potencial de la medicina es obviamente enorme, pero también sería increíble para el tipo de ciencia que hacemos, que es estudiar cómolos microbios interactúan y el papel de estas interacciones en importantes procesos ecológicos, como el secuestro de carbono y el procesamiento de nitrógeno ".
Actualmente, es muy difícil averiguar qué está haciendo cada microbio en una comunidad, ya que los científicos no pueden sumar y restar cepas fácilmente y observar el resultado. Con tailocins debidamente aprovechados, estos experimentos podrían realizarse fácilmente.
Mutalik, Arkin y sus colegas también están realizando estudios de seguimiento con el objetivo de revelar los mecanismos de acción de tailocins. Planean utilizar las instalaciones de imágenes avanzadas en Berkeley Lab para tomar instantáneas a nivel atómico de todo el proceso, desde el momentola colaocina se une a la célula objetivo hasta el final de la deflación de la célula. Básicamente, estarán filmando fotogramas de una película de slasher microscópica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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