Primera visión de bacterias "arponeando " ADN para acelerar la evolución.

Biología

Michael Irving

12 de junio de 2018

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Los tintes fluorescentes (derecha) han permitido a los investigadores observar directamente cómo las bacterias (verde) envían apéndices similares a arpones llamados pili para engancharse a fragmentos de ADN (rojo), en comparación con ningún colorante (izquierda) (Crédito: Ankur Dalia, Universidad de Indiana)

Las bacterias evolucionan rápidamente, y eso podría ser una mala noticia para aquellos de nosotros que no queremos que las enfermedades fáciles de tratar vuelvan con fuerza. La resistencia a los antibióticos es una preocupación creciente, pero si los científicos pueden ver cómo evolucionan los microbios, podrían intervenir. Ahora los investigadores de la Universidad de Indiana han echado un vistazo a ese pequeño mundo, produciendo las primeras imágenes directas de bacterias que se extienden a los "arpones" para atrapar y absorber fragmentos de ADN.

Una de las principales formas en que las bacterias desarrollan nuevos rasgos es a través de la captación de ADN, también conocida como transferencia horizontal de genes. Este proceso les permite aferrarse a fragmentos de ADN de su entorno e incorporarlo a su propio genoma, enseñándose nuevos trucos como la resistencia a los antibióticos. Las bacterias pueden compartir estos fragmentos entre sí, difundiendo la capacidad en toda la población.

"La transferencia horizontal de genes es una forma importante en que la resistencia a los antibióticos se mueve entre las especies bacterianas, pero el proceso nunca se ha observado antes, ya que las estructuras involucradas son increíblemente pequeñas", dice Ankur Dalia, autor principal del estudio. "Es importante entender este proceso, ya que cuanto más entendamos acerca de cómo las bacterias comparten el ADN, más posibilidades tenemos de frustrarlo".

Si bien las investigaciones anteriores se han centrado en impedir que las bacterias compartan estos fragmentos de ADN, el nuevo estudio buscó encontrar formas de evitar potencialmente que las absorban en primer lugar. Desde hace tiempo se sabe que las bacterias utilizan apéndices extensibles conocidos como pili para ayudarles a reunir ADN de su entorno, pero hasta ahora los científicos han evitado evidencia directa de este mecanismo.

Para resaltar ese proceso, literalmente, los investigadores de IU pintaron las bacterias y los fragmentos de ADN con tintes fluorescentes. El equipo pudo observar y capturar en el video las bacterias enviando sus pili como arpones para atrapar los fragmentos de ADN, antes de que los devolvieran a través de pequeños poros en la pared celular de las bacterias.

"Es como enhebrar una aguja", dice Courtney Ellison, primera autora del estudio. "El tamaño del orificio en la membrana externa es casi el ancho exacto de una hélice de ADN doblada por la mitad, lo que probablemente es lo que se está cruzando. Si no hubiera un pilus para guiarlo, la posibilidad de que el ADN llegara a la el poro justo en el ángulo correcto para pasar a la celda es básicamente cero ".

Los siguientes pasos para los investigadores son examinar de cerca el otro extremo del proceso, a saber, cómo los pili se enganchan al ADN. El equipo dice que la proteína utilizada por los pili parece interactuar con el ADN de una manera completamente nueva. Más abajo en la pista, la técnica de tinte fluorescente podría usarse para observar más de cerca otras funciones bacterianas.

La investigación fue publicada en la revista Nature Microbiology .

Fuente: Universidad de Indiana

Los tintes fluorescentes (derecha) han permitido a los investigadores observar directamente cómo las bacterias (verde) envían apéndices similares a arpones llamados pili para engancharse a fragmentos de ADN (rojo), en comparación con ningún colorante (izquierda) (Crédito: Ankur Dalia, Universidad de Indiana)

Una serie de imágenes fijas que muestran la bacteria utilizando un pilus como un arpón para atrapar fragmentos de ADN, para absorberlos y desarrollar nuevos rasgos, como la resistencia a los antibióticos (Crédito: Ankur Dalia, Universidad de Indiana)

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