Entendiendo la batalla entre Enterococcus faecalis y los fagos

Enterococcus faecalis es un tipo de bacteria que vive en los intestinos de muchos animales, incluidos los humanos. A veces, después de que una persona ha tomado antibióticos durante mucho tiempo, E. Faecalis puede crecer demasiado, lo que lleva a problemas de salud serios como infecciones en la sangre y en las válvulas del corazón. Estas infecciones pueden ser difíciles de tratar porque muchas cepas de E. faecalis son resistentes a varios medicamentos, incluyendo los que se consideran la última opción. Debido al aumento de estas infecciones resistentes a los medicamentos, se cree que más de 10 millones de personas pueden morir de esto cada año para 2050. Esta predicción alarmante destaca la necesidad urgente de nuevos tratamientos para combatir las bacterias resistentes a los medicamentos.

Un enfoque prometedor es el uso de bacteriófagos, virus que infectan bacterias. Los fagos pueden matar bacterias y han ganado atención recientemente como tratamientos potenciales porque se encuentran en abundancia en la naturaleza y se pueden usar en medicina. Sin embargo, a pesar de haber sido descubiertos hace más de un siglo, todavía sabemos muy poco sobre la mayoría de los genes que se encuentran en los fagos y cómo funcionan con sus hospedadores bacterianos, especialmente aquellos que no se estudian comúnmente. Obtener conocimiento básico sobre cómo operan los fagos es crucial para desarrollarlos como opciones de tratamiento.

Cuando los fagos infectan bacterias, toman el control de algunos de los procesos de la bacteria para ayudarles a replicarse y crear nuevas partículas virales. Una forma en que los fagos influyen en las bacterias es cambiando la manera en que se comunican entre sí a través de un proceso llamado "quorum sensing". Esta comunicación ayuda a las bacterias a responder a la densidad de su población y puede facilitar que los fagos las infecten. Por ejemplo, cambios en esta comunicación pueden modificar estructuras de superficie en las bacterias que son necesarias para la adhesión del fago, mejorando la capacidad de los fagos para infectar. En E. faecalis, una cierta molécula señalizadora está vinculada a la liberación de fagos latentes, que pueden compartir genes que hacen a las bacterias más dañinas. Además, la infección por fagos puede interrumpir los procesos de comunicación normales de E. faecalis, afectando qué genes se activan o desactivan.

El sistema de comunicación en E. faecalis está regulado por un sistema llamado Fsr. FsrA, una proteína en este sistema, ayuda a controlar varios genes relacionados según la densidad de la población bacteriana. Un gen importante en este sistema es gelE, que codifica una proteína que descompone otras proteínas y está relacionada con la capacidad de la bacteria para causar enfermedades. Además, otros genes relacionados con la virulencia y la supervivencia en diferentes entornos también son regulados por FsrA.

#Resumen del Estudio

En este estudio, los investigadores utilizaron un método llamado Proteómica para explorar la relación entre un fago específico, VPE25, y su hospedador, E. faecalis. Descubrieron cómo los niveles de ciertas proteínas cambiaron durante la infección y examinaron cómo estos cambios impactaron la forma en que E. faecalis respondió al fago. Los investigadores notaron que la cantidad de una proteína llamada GelE disminuyó durante la infección, lo que llevó a cambios en la abundancia de otras proteínas importantes que influyen en cómo las bacterias responden al fago.

#Cepas Bacterianas y Fagos

Los investigadores utilizaron cepas conocidas de E. faecalis y fagos en sus experimentos. Confirmaron las identidades de las cepas utilizando un método llamado PCR. Las cepas de E. faecalis se cultivaron en un caldo especial o en placas sólidas a una temperatura óptima. También utilizaron concentraciones específicas de antibióticos para seleccionar ciertas cepas durante sus experimentos.

#Análisis de RNA-seq

Para analizar cómo las bacterias respondieron a la infección por fago a nivel genético, los investigadores usaron la secuenciación de RNA. Este método les ayudó a determinar cuánto de cada gen se estaba expresando durante la infección. Encontraron que muchos genes se expresaron de manera diferente durante la infección, proporcionando información sobre cómo E. faecalis se ajustó al ataque del fago.

#Cambios Durante la Infección por Fago

Al infectarse con VPE25, los investigadores observaron cambios en las proteínas producidas por E. faecalis. Encontraron un patrón claro de cómo ciertas proteínas del fago se producían con el tiempo. Por ejemplo, notaron que varias proteínas involucradas en la replicación del fago se volvieron más abundantes poco después de que comenzó la infección, mientras que otras se produjeron en etapas posteriores.

La proteína más abundante producida por el fago durante la infección fue la proteína principal de la cápside, que forma la cubierta del virus. En cambio, muchas proteínas del fago se encontraron con función desconocida, indicando que todavía hay mucho por aprender sobre los roles de estas proteínas durante las infecciones por fagos.

#Respuesta Bacteriana a la Infección por Fago

El estudio reveló que E. faecalis cambia su expresión génica en respuesta a la infección por fago. Mientras algunas proteínas se volvieron más abundantes, otras disminuyeron significativamente. Esto fue sorprendente porque mostró que la respuesta bacteriana a nivel de proteínas no siempre coincidía con los niveles de mRNA, que es la molécula que se produce cuando se expresan los genes.

A los 40 minutos después de la infección, se encontró que muchas proteínas bacterianas tenían abundancia diferencial, lo que significa que sus niveles cambiaron en respuesta al ataque del fago. Los investigadores calcularon cuánto cambió la abundancia de cada proteína entre muestras infectadas y no infectadas, lo que les permitió identificar proteínas clave involucradas en la respuesta a la infección por fago.

#Papel de GelE en la Infección por Fago

Un hallazgo significativo fue el papel de GelE durante la infección por fago. Los investigadores notaron que cuando los niveles de GelE disminuían, afectaba la forma en que VPE25 infectaba E. faecalis. Específicamente, la ausencia de GelE llevó a placas más grandes en las placas de agar, indicando que las bacterias eran más susceptibles al fago. Esto sugirió que GelE ayuda a controlar qué tan efectivamente el fago puede infectar y replicarse dentro de las bacterias.

Para entender mejor este efecto, los investigadores crearon cepas mutantes de E. faecalis que carecían de GelE. Estas cepas mutantes mostraron un efecto halo alrededor de las placas formadas por VPE25, indicando que sin GelE, las bacterias tenían diferentes respuestas al fago. El efecto halo se recuperó cuando se reintrodujo GelE, sugiriendo que GelE es crucial para mantener los procesos normales de infección.

#Quorum Sensing y su Impacto

Los investigadores también examinaron cómo el quorum sensing afecta a E. faecalis durante la infección por fago. Encontraron que el sistema Fsr, que regula la producción de GelE, también influye en otras proteínas relacionadas con la capacidad de las bacterias para responder a ataques de fagos. Por ejemplo, cuando la señal de quorum sensing se interrumpió, se observaron cambios similares en la morfología de las placas, indicando un fuerte vínculo entre el quorum sensing y la capacidad de las bacterias para resistir la infección por fago.

#Conclusión

El estudio arroja luz sobre la compleja interacción entre E. faecalis y fagos como VPE25. Los hallazgos sugieren que los fagos pueden influir en el comportamiento y la producción de proteínas de sus hospedadores bacterianos de maneras significativas. Lo más notable es que la proteasa GelE juega un papel vital en el control de qué tan efectivamente los fagos pueden infectar E. faecalis. Al examinar la interacción entre las proteínas bacterianas y la infección por fagos, esta investigación avanza nuestra comprensión de cómo los fagos podrían usarse potencialmente en terapias contra bacterias resistentes a los antibióticos.

A medida que las infecciones resistentes a antibióticos continúan en aumento, obtener información sobre la biología de los fagos y sus interacciones con las bacterias es más importante que nunca. Este estudio abre la puerta a más investigaciones sobre cómo se podrían aprovechar los fagos como tratamientos, proporcionando potencialmente nuevas soluciones para combatir infecciones bacterianas que se están volviendo cada vez más difíciles de tratar. Con un trabajo continuo en esta área, hay esperanza para desarrollar terapias de fagos efectivas que puedan mejorar las opciones de tratamiento para infecciones causadas por bacterias resistentes.