Observen per primer cop un virus que s'enganxa a un altre per infectar el seu hoste
Investigadors de la UAB i de les universitats estatunidenques de Maryland a Baltimore County (UMBC) i de Washington a Saint Louis (WashU) han identificat una associació vírica inèdita fins ara, en què un virus s’adhereix al coll d’un altre per poder introduir-se en l’organisme hoste i replicar-hi el seu material genètic. L’estudi s’ha publicat al Journal of the International Society for Microbial Ecology.
Les cèl·lules d’organismes com els bacteris o les plantes poden ser infectades per alguns virus, anomenats satèl·lits, que necessiten el material genètic d’altres virus, denominats ajudants, per replicar-se i propagar-se en aquestes cèl·lules hoste. Aquesta relació requereix que estiguin a prop mentre dura el procés. Però fins ara no es coneixia cap cas en què un satèl·lit s’hagués unit al seu virus ajudant. Tampoc s’havia vist aquesta adhesió en cap altre tipus de virus.
L’estudi presentat ara descriu la primera observació d’un virus satèl·lit que s’adhereix sistemàticament al seu ajudant. Publicat al Journal of the International Society for Microbial Ecology (del grup Nature), ha estat coordinat per Ivan Erill, bioinformàtic investigador de la UMBC i del Departament d’Enginyeria de la Informació i de les Comunicacions de la UAB. El treball ha comptat també amb la participació de Júlia López-Pérez, investigadora predoctoral del Departament de Genètica i de Microbiologia de la UAB.
La troballa s’ha fet en bacteriòfags (virus que infecten les cèl·lules bacterianes) del bacteri del sòl Streptomyces scabiei. Els investigadors han descobert que el bacteriòfag satèl·lit s’adhereix al coll del virus ajudant, en la zona on la càpsida del virus s’uneix a la cua. «És el primer cas en què s’identifica l’adhesió d’un virus a un altre», explica Ivan Erill.
En les imatges de microscòpia electrònica de transmissió (MET) observades per Tagide deCarvalho, investigadora de la UMBC i primera autora de l’estudi, el 80 % dels bacteriòfags ajudants (40 de 50) tenien un satèl·lit unit al coll. Uns altres mostraven romanents del satèl·lit al coll, «a manera de marques de mossegades», il·lustren els investigadors.
Per què una relació tan estreta?
L’anàlisi del genoma de tots dos bacteriòfags i de la cèl·lula hoste ha permès una explicació plausible del perquè d’aquesta relació tan estreta. La majoria de virus satèl·lits compten amb gens que els permeten integrar-se en el material genètic de la cèl·lula hoste i romandre-hi latents, en espera que entri un virus ajudant per començar a reproduir-se. La cèl·lula hoste copia llavors l’ADN del virus satèl·lit juntament amb el seu a l’hora de dividir-se. El bacteriòfag descobert no en té, de gens d’integració.
«Que el virus satèl·lit s’adhereixi físicament al virus ajudant cobra llavors tot el sentit», apunta Ivan Erill. «La nostra hipòtesi és que, com que no pot integrar-se en l’ADN de la cèl·lula hoste, ha d’estar al més a prop possible del seu ajudant per poder entrar a la cèl·lula i sobreviure-hi. I la millor manera de garantir-ho és enganxar-se al coll del seu ajudant. Hem observat que ha desenvolupat un apèndix curt que li podria servir per a aquesta finalitat», afegeix.
El nou bacteriòfag satèl·lit i el seu ajudant han estat denominats, respectivament, MiniFlayer i MindFlayer pels estudiants de grau participants en l’estudi. Tots dos virus haurien coevolucionat durant, almenys, 100 milions d’anys, segons els estudis bioinformàtics desenvolupats. El satèl·lit hauria estat durant tot aquest temps sintonitzant i optimitzant el seu genoma per associar-se al seu ajudant.
El proper pas dels investigadors de l’estudi publicat serà intentar esbrinar com s’adhereix el satèl·lit i com de comú pot ser aquest fenomen. «És possible que en el passat s’hagi assumit que diversos satèl·lits com l’identificat ara eren simplement contaminants en mostres dels seus ajudants. Podria haver-hi, llavors, molts més casos d’aquesta mena de relació per descobrir», conclou Ivan Erill.
L’investigador de la UAB i els seus col·laboradors han dut a terme l’estudi en el marc d’un programa de recerca per identificar nous bacteriòfags per utilitzar-los en teràpies antibacterianes. La competència genètica entre bacteriòfags satèl·lits i els seus ajudants, com il·lustra aquest descobriment, podria servir per explorar noves vies per desenvolupar fàrmacs antivirals.
Article: deCarvalho, T.; Mascolo, E.; Caruso, S. M., et al. «Simultaneous entry as an adaptation to virulence in a novel satellite-helper system infecting Streptomyces species». ISME J (2023). https://doi.org/10.1038/s41396-023-01548-0.