Ahora, al utilizar tecnologías avanzadas para explorar el funcionamiento interno de las bacterias con un detalle sin precedentes, los biólogos de la Universidad de California en San Diego han descubierto que, de hecho, las bacterias tienen más en común con las células humanas sofisticadas de lo que se sabía anteriormente.

Publicando su trabajo el 13 de junio en la revista. CélulaLos investigadores de la UC San Diego que trabajan en los laboratorios del profesor Joe Pogliano y la profesora asistente Elizabeth Villa han proporcionado el primer ejemplo de carga dentro de células bacterianas que transitan a lo largo de estructuras similares a una cinta de correr en un proceso similar al que ocurre en nuestras propias células.

"No es que las bacterias sean aburridas, pero anteriormente no teníamos una buena capacidad para analizarlas en detalle", dijo Villa, uno de los autores correspondientes del artículo. "Con las nuevas tecnologías, podemos comenzar a comprender la increíble vida interior de las bacterias y observar todos sus principios organizativos muy sofisticados".

El primer autor del estudio, Vorrapon Chaikeeratisak, de la División de Ciencias Biológicas de la UC San Diego, y sus colegas analizaron el bacteriófago Pseudomonas gigante (también conocido como fago, el término usado para describir los virus que infectan las células bacterianas). Conocimientos anteriores de los laboratorios de Pogliano y Villa encontraron que los fagos convierten las células que han infectado en células de tipo mamífero con una estructura similar a un núcleo ubicado en el centro, formado por una cubierta de proteína que rodea el ADN del fago replicado. En el nuevo estudio, los investigadores documentaron un proceso inédito que transporta componentes víricos llamados cápsides al ADN en la estructura similar a un núcleo central. Siguieron cómo las cápsides se movían desde un sitio de ensamblaje en la membrana huésped, traficaban en una trayectoria similar a una cinta transportadora hecha de filamentos y finalmente llegaban a su destino final de ADN del fago.

"Viajan a lo largo de una cinta de correr para llegar a donde se encuentra el ADN dentro de la cubierta de la proteína, y eso es fundamental para el ciclo de vida del fago", dijo Pogliano, profesor de la Sección de Biología Molecular. "Nadie ha visto esta carga intracelular viajando a lo largo de un filamento en células bacterianas antes".

"La forma en que este fago gigante se replica dentro de las bacterias es tan fascinante", dijo Chaikeeratisak. "Hay muchas más preguntas para explorar sobre los mecanismos que utiliza para controlar la célula huésped bacteriana".

Abrir la puerta al nuevo descubrimiento fue una combinación de investigación de microscopía de fluorescencia de lapso de tiempo, que ofreció una amplia perspectiva de movimiento dentro de la célula, similar a la perspectiva de Google Earth de las carreteras, en coordinación con la tomografía crioelectrónica, que proporcionó la capacidad de acercarse a una vista de "nivel de calle" que permitía a los científicos analizar componentes en una escala de vehículos individuales y personas dentro de ellos.

Villa dijo que la perspectiva de cada técnica ayudó a proporcionar respuestas clave, pero también trajo nuevas preguntas sobre los mecanismos de transporte y distribución dentro de las células bacterianas. Kanika Khanna, un estudiante miembro de ambos laboratorios, está entrenada para usar ambas tecnologías para obtener datos y perspectivas de cada uno.

"Acercar y alejar nos permitió observar un ejemplo único en el que las cosas no se difunden al azar dentro de las células bacterianas", dijo Khanna. "Estos fagos han desarrollado un mecanismo de transporte sofisticado y dirigido que utiliza filamentos para replicarse dentro de sus hospedadores que no podríamos haber visto de otra manera".

Los fagos infectan y atacan muchos tipos de bacterias y se sabe que viven naturalmente en el suelo, el agua de mar y los humanos. Pogliano cree que los nuevos hallazgos son importantes para comprender mejor el desarrollo evolutivo de los fagos, que han sido objeto de atención reciente.

"Los virus como los fagos se han estudiado durante 100 años, pero ahora están recibiendo un interés renovado por el potencial de usarlos para la terapia con fagos", dijo Pogliano.

El tipo de fago estudiado en el nuevo artículo es el que algún día podría usarse en nuevos tratamientos para curar una variedad de infecciones.

El año pasado, la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego inició el Centro para aplicaciones innovadoras de fagos y terapéuticas (IPATH), que se lanzó para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades infecciosas a medida que continúa creciendo la resistencia generalizada a los antibióticos tradicionales.

"Si entendemos cómo operan los fagos dentro de las bacterias y lo que hacen, el objetivo final sería poder comenzar a diseñar fagos hechos a la medida para infecciones particulares que sean resistentes", dijo Villa.

Además de Chaikeeratisak, Khanna, Pogliano y Villa, los coautores del estudio incluyen a Katrina Nguyen, Joseph Sugie, MacKennon Egan, Marcella Erb, Anastasia Vavilina y Kit Pogliano de la División de Ciencias Biológicas de UC San Diego; Poochit Nonejuie de la Universidad de Mahidol en Tailandia; y Eliza Nieweglowska y David Agard de UC San Francisco.