La terapia con fagos, que explota la capacidad de ciertos virus para infectar y replicarse dentro de las bacterias, es prometedora para el tratamiento de infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos.
Pero el diseño de tales terapias depende de una comprensión sólida de cómo los fagos hacen su trabajo.
"Los fagos pueden matar la célula inmediatamente, o pueden volverse inactivos y matarla más tarde", dice Abhyudai Singh, profesor asistente de ingeniería eléctrica en la Universidad de Delaware.
"Los datos revelan un alto nivel de precisión en el tiempo de muerte", agrega. "El virus tarda aproximadamente una hora en completar el proceso, pero quedan preguntas sobre cómo las células controlan esta precisión en el tiempo".
Singh y John Dennehy del Queens College y el Graduate Center de la City University of New York han colaborado en la investigación para arrojar luz sobre la base molecular de este proceso.
Sus hallazgos aparecen en un documento, "Un enfoque de tiempo de primer paso para controlar el ruido en el momento de los eventos intracelulares", publicado en línea en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 9 de enero
Singh y el estudiante de doctorado Khem Raj Ghusinga proporcionaron la contribución teórica y Dennehy proporcionó la base biológica para el trabajo, lo que tiene importantes implicaciones para la medicina.
"El problema es que si bien hay una precisión general en este proceso, también hay aleatoriedad inherente de una celda a otra", dice Singh. "Entonces, nuestro modelo matemático es básicamente un marco o sistema modelo, que pone orden en estoaleatoriedad y proporciona información biológica general que se puede aplicar en el laboratorio ".
Explica que las proteínas llamadas holinas son esenciales para lisar o destruir la célula. Se acumulan en la membrana celular, alcanzan un umbral crítico y luego forman agujeros que rompen la célula y liberan a los "bebés" del fago. Pero el mismo genque expresa holin también expresa otra proteína llamada antiholin.
"Es curioso que la naturaleza haga dos versiones de una proteína que se cancelen entre sí", dice Singh. "Pero resulta que en realidad es antiholina lo que hace que el tiempo sea preciso. Si eliminamos la antiholina, la variación en el proceso aumenta"
Singh dice que las fórmulas desarrolladas en el trabajo arrojan percepciones contrarias a la intuición sobre los mecanismos reguladores necesarios para programar un evento en un momento preciso con fluctuaciones mínimas.
"Si bien esperábamos que la retroalimentación fuera una parte importante del mecanismo de activación, resulta que la regulación de retroalimentación negativa en realidad puede amplificar el ruido o la confusión en el momento del evento", dice. "Entonces, en algunos casos, como con nuestrotrabajo en lisis en bacteriófagos, se obtiene precisión en el tiempo sin retroalimentación ".
"Creemos que los resultados analíticos y las ideas que obtuvimos en este trabajo tienen implicaciones más amplias para el fenómeno del tiempo en cinética química, modelado ecológico y física estadística".
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Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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