La doctora Nuria Quiles, que dirige en la CEU UCH el laboratorio MoBiLab ha colaborado con grupos de investigación españoles y británicos en un reciente estudio sobre estos virus, denominados fagos, publicado en Nature Microbiology
La profesora de la Universidad CEU Cardenal Herrera (CEU UCH) Nuria Quiles Puchalt, investigadora principal del grupo de investigación MoBiLab, ha participado en los últimos hallazgos de caracterización del sistema de comunicación llamado arbitrium, que coordina la decisión entre los dos ciclos vitales que los virus bacterianos pueden seguir tras el proceso de infección. Estos virus, llamados fagos, una vez han infectado la célula bacteriana, son capaces de escoger entre continuar con el ciclo lítico que provocará la destrucción o lisis de la bacteria que infectan o integrarse en el genoma bacteriano, donde permanecerán en un estado inactivo.
Estos resultados, publicados en la prestigiosa revista científica Nature Microbiology, aportan conocimientos importantes para avanzar en el uso de los fagos como alternativa a los antibióticos en el tratamiento de infecciones bacterianas multirresistentes. La profesora e investigadora de la CEU UCH Nuria Quiles ha colaborado con el grupo de investigación liderado por el doctor Alberto Marina, profesor de investigación del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC), y con el grupo de investigación del Centro de Biología de la Resistencia Bacteriana (CBRB), liderado por José Rafael Penadés, catedrático de la CEU UCH y del Imperial College London, donde ha dirigido este Centro de investigación británico durante los últimos años.
Según destaca la investigadora Ramón y Cajal de la CEU UCH, Nuria Quiles, “dentro del estudio molecular sobre el ciclo de vida de los fagos, en el que trabajamos desde el laboratorio MoBiLab, nuestros resultados más recientes avanzan en el conocimiento del sistema de comunicación de pequeñas moléculas llamado arbitrium, que coordina la decisión de qué ciclo vital siguen los fagos tras infectar a la bacteria. Aunque el mecanismo subyacente es todavía desconocido, el estudio publicado por Nature Microbiology en el que hemos participado revela la estrategia evolutiva utilizada por este sistema arbitrium para controlar el ciclo lisis-lisogenia, es decir, la selección entre las dos posibles vías que un fago puede seguir tras infectar una célula bacteriana”.
Los resultados del estudio publicado en Nature Microbiology suponen un avance en el conocimiento del sistema de comunicación molecular ‘arbitrium’, involucrado en la elección de la estrategia que los fagos seleccionan tras infectar las células bacterianas
Comportamiento de los fagos a nivel molecular
La doctora Nuria Quiles ha liderado la caracterización de un sistema de represión único, característico de los fagos con el sistema arbitrium de la familia SPbeta, que se ha publicado en la revista Cell Host & Microbe, con la participación de investigadores valencianos de la CEU UCH, el IBV-CSIC y el CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), el equipo de investigación del Imperial College y científicos de las Universidades de Glasgow y Tel-Aviv. Según la doctora Quiles “a diferencia de cómo otros fagos reprimen sus genes líticos mediante un único represor, los fagos que codifican para el sistema arbitrium codifican al menos tres proteínas represoras, formando un complejo que se une a múltiples sitios de unión en el genoma del fago”.
Recientemente, la doctora Quiles también ha publicado resultados de su trabajo postdoctoral desarrollado en el Centre for Bacterial Resistance Biology (CBRB) del Imperial College de Londres. Estos descubrimientos se enmarcan en una línea de investigación de creciente interés en los últimos años sobre el estudio del inmenso arsenal de sistemas de defensa que las bacterias poseen para enfrentarse a las infecciones víricas, como, por ejemplo, el sistema de defensa CRISPR-Cas. En estos estudios se ha caracterizado cómo varios fagos que infectan a la bacteria multirresistente Staphylococcus aureus evitan ser objeto de sus propios sistemas de defensa al codificar un sistema antagonista que les permite bloquearlos para desarrollar su ciclo vital cuando son activados. Este trabajo también publicado en Nature Microbiology ha sido liderado por el doctor Penadés en el CBRB del Imperial College London, y en él han participado investigadores de la Universidad Pública de Navarra.
El estudio de las estrategias de los fagos para infectar a la célula bacteriana es esencial en el diseño de alternativas a los antibióticos que permitan tratar infecciones causadas por bacterias multirresistentes
Laboratorio MoBiLab, en la CEU UCH
Para Nuria Quiles, “los avances para conocer el comportamiento de los fagos a nivel molecular son esenciales si queremos promover estrategias alternativas al uso de antibióticos para frenar el aumento de las resistencias de bacterias, como Staphylococcus aureus, para las que los tratamientos conocidos están dejando de ser efectivos. Esta es la línea de trabajo que hemos empezado a desarrollar este año desde el laboratorio MoBiLab de la CEU UCH, dedicado al estudio de la Biología Molecular de elementos móviles y de las bacterias huésped”.
Refs. artículos:
Zamora-Caballero, S., Chmielowska, C., Quiles-Puchalt, N. et al. Antagonistic interactions between phage and host factors control arbitrium lysis–lysogeny decision. Nat Microbiol 9, 161–172 (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01550-4
Brady, Aisling et al. Characterization of a unique repression system present in arbitrium phages of the SPbeta family. Cell Host & Microbe, Volume 31, Issue 12, 2023 – 2037.e8. https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.11.003
Rostøl, J.T., Quiles-Puchalt, N., Iturbe-Sanz, P. et al. Bacteriophages avoid autoimmunity from cognate immune systems as an intrinsic part of their life cycles. Nat Microbiol 9, 1312–1324 (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-024-01661-6
