Crédito: Dr. Tim Blower, Universidad de Durham
Un nuevo estudio dirigido por un equipo de biocientíficos de la Universidad de Durham, Reino Unido, en colaboración con la Universidad de Liverpool, la Universidad de Northumbria y New England Biolabs, espera explotar sistemas de defensa recientemente caracterizados en bacterias para comparar cambios en el genoma humano.
Los estudiantes universitarios de la Universidad de Durham también han estado trabajando en esta investigación para demostrar el complejo funcionamiento de la inmunidad innata bacteriana.
Las bacterias han desarrollado una multitud de sistemas de defensa para protegerse de los virus llamados bacteriófagos. Muchos de estos sistemas ya se han convertido en herramientas biotecnológicas útiles, como para la edición de genes, donde se realizan pequeños cambios en el objetivo. ADN.
Los investigadores demostraron que dos sistemas de defensa funcionaban de manera complementaria para proteger a las bacterias de los bacteriófagos.
Un sistema protegía a las bacterias de los bacteriófagos que no presentaban ninguna modificación en su ADN.
Crédito: Dr. Tim Blower, Universidad de Durham
Algunos bacteriófagos modifican su ADN para evitar este primer sistema de defensa. Un segundo sistema, llamado BrxU, protegía a las bacterias de aquellos bacteriófagos con ADN modificado, proporcionando así una segunda capa de defensa.
Los investigadores construyeron una imagen tridimensional extremadamente detallada de BrxU para comprender mejor cómo protege de los bacteriófagos con ADN modificado.
BrxU tiene el potencial de ser otra herramienta biotecnológica útil, porque las mismas modificaciones de ADN que reconoce BrxU aparecen en todo el genoma humano y se alteran en el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas.
El autor principal del estudio, el Dr. Tim Blower, profesor asociado y miembro del Premio del Instituto Lister en el Departamento de Biociencias de la Universidad de Durham, dijo: "Ser capaz de reconocer el ADN modificado es crucial, ya que se encuentran modificaciones similares en todo el ADN del genoma humano". .
“Esta capa extra de información, el “epigenoma”, se altera a medida que crecemos, y también cambia en casos de cáncer y enfermedades neurodegenerativas.
"Si podemos desarrollar BrxU como una herramienta biotecnológica para mapear este epigenoma, transformará nuestra comprensión de la información adaptativa que controla nuestro crecimiento y la progresión de la enfermedad".
Los hallazgos del estudio del autor principal, el Dr. David Picton, y sus colaboradores se publican en la revista Investigación de ácidos nucleicos.
Los 97 estudiantes universitarios involucrados en este trabajo estaban en los últimos años de sus títulos de BSc o MBiol en el Departamento de Biociencias de la Universidad de Durham.
Como parte de un taller de microbiología diseñado para brindar enseñanza basada en la investigación, se les encargó aislar nuevos bacteriófagos para su estudio. Afortunadamente, estos bacteriófagos no dañan a los humanos, pero así como el sistema inmunológico humano responde a las infecciones, las bacterias se han visto obligadas a desarrollar sus propios sistemas inmunológicos que protegen de los bacteriófagos.
Los bacteriófagos se recolectaron del río Wear, estanques de College y otras vías fluviales alrededor de Durham. Luego se usaron para probar la inmunidad innata del bacteriófago en E. coli bacterias
Referencia: "La isla de defensa de fagos de un plásmido resistente a múltiples fármacos utiliza tanto BREX como la restricción de tipo IV para la protección complementaria contra virus" por David Picton, Yvette Luyten, Richard Morgan, Andrew Nelson, Darren Smith, David Dryden, Jay Hinton y Tim Blower, 17 octubre 2021, Investigación de ácidos nucleicos.
DOI: 10.1093/nar/gkab906
La investigación fue financiada en el Reino Unido por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas Newcastle-Liverpool-Durham Doctoral Training Partnership, el Instituto Lister de Medicina Preventiva, el Instituto de Ciencias Biofísicas de la Universidad de Durham y Wellcome Trust.
