El virus bacteriófago más insólito

Existen virus bacteriófagos capaces de generar un comportamiento genético hasta hace poco desconocido. Los avances de dos equipos de investigación están siendo fundamentales en su descubrimiento.

En muchas películas de ciencia ficción suelen presentarse a virus alienígenas que invaden la Tierra causando graves desastres. Sin embargo, no es necesario buscar estas formas de vida extraña en el espacio exterior. Aquí, en nuestro planeta, podemos encontrar algunos virus de los que infectan las bacterias que utilizan un alfabeto genético muy diferente al de los restantes organismos.

El descubrimiento que todos esperaban

Tras mucho tiempo de preparativos, dos equipos de investigación han realizado estudios que demuestran que estos virus bacteriófagos incluyen en su genoma una nucleobase llamada 2 – aminoadenina (con abreviatura Z)en lugar de adenina, la A que acompaña a las T, C y G de los tratados de genética.

El artículo que resume el estudio de uno de los equipos fue publicado en la revista Science. Sus autores, la bióloga computacional Suwen Zhao y su equipo de la Universidad de ShanghaiTech, han descrito la síntesis del ADN con Z, demostrando cómo la naturaleza ha conseguido, de forma increíble, incrementar la diversidad de las nucleobases.

Paralelamente, otro equipo de investigadores franceses publicó en la misma revista un par de artículos que llegaban a conclusiones similares.

Los expertos comparan estos estudios con los trascendentales trabajos de Carl Woese, microbiólogo estadounidense que descubrió una nueva rama de la vida unicelular.

Un poco de historia

Fue en la década de 1970, cuando un grupo de científicos de la antigua Unión Soviética descubrieron el ADN con Z en un virus bacteriófago denominado S-2L, que infecta a las bacterias fotosintéticas.

Se dieron cuenta que el ADN del virus se comportaba de una forma extraña cuando sus dos hebras helicoidales se disociaban con el calor. Lo habitual es que necesitase más temperatura para romper la unión entre las nucleobases C y G que para romper la unión entre A y T, pero el ADN del virus se comportaba como si sólo contuviera parejas de C y G. Otros análisis demostraron que había sustituido las A por Z, para unirse éstas con más intensidad a las T.

Estudios posteriores han demostrado que el genoma más abundante del S-2L era resistente a las enzimas que machacan el ADN del virus bacteriófago y a otras defensas que tienen las bacterias. Pero todavía no se sabía como se metían las Z en el ADN, ni siquiera si era habitual.

El equipo francés

Para avanzar en las dudas, el equipo de Marlière y Perre – Alexandre Kaminski, del Instituto Pasteur en París, secuenció el genoma del virus a comienzos de este siglo. En realidad, hallaron un gen que podía intervenir en una etapa de la síntesis del ADN con Z, pero no en otras. Como lo hallado no se parecía a nada conocido, los intentos terminaron en un laberinto sin salida.

Instituto Pasteur en París

Se hizo público el descubrimiento y se patentó el genoma del virus bacteriófago S-2L. Sin embargo, el equipo francés siguió investigando en las bases de datos, hasta que, en el 2015, apareció una coincidencia. Encontraron un virus bacteriófago que infecta a las bacterias acuáticas del género Vibrio y que contenía un gen que coincidía con un tramo del genoma de S-2L. Codificaba una enzima muy similar a una que las bacterias utilizaban para sintetizar la adenina.

Y la guinda llega desde China

Tras numerosas investigaciones más, llega el año 2019 y el equipo de Zhao halló otras coincidencias. El trabajo de los dos equipos demostró que el virus estudiado tenía un gen denominado PurZ, que codificaba una enzima muy importante para las primeras etapas de la síntesis del nucleótido Z. Esta enzima se producía a partir de una molécula presente en las células bacterianas.

El paso siguiente fue completar la vía metabólica gracias a otras enzimas encontradas en el genoma de las bacterias infectadas.

Un problema de última hora

Pero el problema es que los enzimas que los equipos habían identificado, que producían el ingrediente (la molécula dZTP) para sintetizar el ADN con Z, no valían para explicar la inserción de la molécula en las hebras del ADN de los virus bacteriófagos ni la exclusión de las nucleobases del tipo A (una sustancia llamada dATP).

Ante este problema, cada equipo ha aportado una solución diferente.

Por un lado, el equipo francés investigó el virus bacteriófago de Vibrio y observó que tiene un gen junto a PurZ que codifica una enzima denominada polimerasa. Su misión era copiar el ADN y hallaron que incorpora el dZTP en el ADN a la vez que retira las nucleobases del tipo A presentes.

Por su parte, el equipo de Zhao sostiene que es necesario encontrar otra enzima, encargada de degradar el dATP intracelular a la vez que conserva el dZTP.

Ambos equipos coinciden en que todavía hay muchas cosas que se desconocen sobre esta investigación, pero que el camino que se ha recorrido es muy intenso y esperanzador.

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