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Científicos de la UA hallan un mecanismo de las bacterias que potencia su poder patógeno

El profesor Francis Mojica, en el laboratorio de Microbiología de la Universidad de Alicante.
El profesor Francis Mojica, en el laboratorio de Microbiología de la Universidad de Alicante. / L. V.
  • El alicantino Francis Mojica lidera un equipo cuyo trabajo ayudará a conocer mejor el funcionamiento de los microorganismos y a combatir las enfermedades bacterianas

Un equipo de investigadores españoles ha descubierto un mecanismo que permite a las bacterias mantener y potenciar su capacidad patógena, un descubrimiento sorprendente que ayudará a conocer mejor el funcionamiento de estos microorganismos y a luchar contra las enfermedades bacterianas. La investigación, publicada en 'Nature Microbiology', ha sido dirigida por el alicantino Francisco J.M Mojica, profesor del departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante.

El estudio ha analizado cómo la bacteria intestinal Escherichia coli utiliza el sistema CRISPR-Cas, un mecanismo de defensa de las bacterias descubierto por Mojica y que inspiró la tecnología CRISPR, cuyo desarrollo le valió el Princesa de Asturias de Investigación 2015 a las investigadoras Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier.

Aproximadamente la mitad de las bacterias tiene una herramienta molecular llamada sistema CRISPR-Cas que les permite defenderse contra los virus que las infectan. «Uno de los componentes de este sistema, CRISPR, actúa como la memoria de las infecciones: Cuando un virus entra en la bacteria, ésta coge un fragmento del material genético del virus, lo guarda en CRISPR y así se inmuniza», explicó ayer Mojica.

Después, con la información acumulada en las regiones CRISPR, las proteínas Cas, reconocen al invasor y lo destruyen. Aunque se parezca al sistema inmune de los humanos, es algo único entre los seres vivos «porque para inmunizarse, la bacteria modifica su propio material genético. Eso es excepcional».

Por tanto, «CRISPR-Cas es un sistema inmunológico con memoria que mantiene el recuerdo de las infecciones, y Cas es el elemento del sistema que, guiado por esta información, destruye al virus».

Pero ¿por qué no todas las bacterias tienen este sistema?

Según Mojica, que estas barreras no estén en todos los microorganismos indica que probablemente este sistema o bien tiene algún tipo de coste para la bacteria, o bien, carecer de ella le resulta beneficioso.

La mayor parte de las bacterias que no tienen CRISPR-Cas o lo tienen inactivo son patógenas, «y esto ya es una pista», advierte.

Y es que, en algunos casos, las bacterias patógenas se benefician de la entrada de material genético procedente de otras bacterias: «Una bacteria sensible a un antibiótico, por ejemplo, puede adquirir información genética de otra bacteria resistente a ese antibiótico y, con ello, hacerse resistente también a dicho antimicrobiano».

Si tuvieran un sistema CRISPR-Cas activo, la información sería destruida y la bacteria no adquiriría la resistencia frente al antibiótico.

Pero este intercambio de material genético también se produce con los virus. «Los propios virus no siempre matan a la bacteria: introducen su material genético en ella y se quedan durante generaciones, con ello la bacteria puede incrementar su patogenicidad y aumentar su probabilidad de supervivencia cuando infecta al huésped».

«Un ejemplo es la bacteria de la difteria, que transmite esta enfermedad porque tiene un virus en su genoma capaz de producir la toxina diftérica, y algo similar ocurre con el botulismo...son bacterias que resultan patógenas precisamente por contener esta información vírica», apunta Mojica.

Estas barreras protectoras que limitan la entrada de información genética, por tanto, tienen un doble efecto: defienden contra virus pero también pueden limitar la posibilidad de adquirir una información genética que las hace «más resistentes, adaptables y virulentas».

Los investigadores han trabajado con la bacteria intestinal Escherichia coli y han visto que estos microorganismos no sólo carecen del sistema CRISPR-Cas, sino que tienen un mecanismo para no adquirirlo. «Toda una prueba de concepto que nos está diciendo que no quieren tener este mecanismo de defensa, algo tremendo desde el punto de vista biológico». Para Mojica la explicación es sencilla: «para estas bacterias es más importante poder adquirir material genético -que va a potenciar su poder patógeno- que tener un sistema de defensa».