Cómo los gusanos evitan comer bacterias dañinas y también advierten a sus crías
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En junio pasado, el genetista molecular de la Universidad de Princeton Coleen Murphy y sus colegas publicaron su investigación que documenta que después de consumir un patógeno, C. elegans puede transmitir información al respecto a su descendencia, lo que permite que la próxima generación evite cometer el mismo error. Pero solo algunas bacterias patógenas desencadenan esta respuesta de evitación transgeneracional. Murphy quería saber por qué.
Observe que los padres de gusanos transmiten comportamientos epigenéticamente a sus hijos
Su grupo comenzó a exponer gusanos a varios fragmentos de bacterias patógenas Pseudomonas, que el equipo había descubierto previamente que desencadenaba la respuesta de evitación a lo largo de generaciones. Para sorpresa de los investigadores, la exposición a los metabolitos bacterianos no desencadenó una respuesta de evitación, ni tampoco el ADN bacteriano. Sin embargo, los ARN pequeños en las bacterias sí lo hicieron. Cuando inyectaron un montón de pequeños ARN de Pseudomonas en la dieta habitual de los gusanos de E. coli, los nematodos luego evitaron comer Pseudomonas, aunque nunca antes se habían encontrado con el organismo real.
El equipo buscó diferencias en la expresión de pequeños ARN entre Pseudomonas bacterias cultivadas a una temperatura de 25 Ca a la que los microbios son patógenos y desencadenan la respuesta de evitación en C. elegans que los consumen y los cultivados en condiciones de 15 C que dan como resultado que no haya respuesta en los gusanos e identificó seis pequeños ARN bacterianos que estaban regulados al alza en las bacterias mantenidas a temperaturas más cálidas. Otros experimentos con E. coli diseñada genéticamente para expresar cada uno de estos pequeños ARN redujo la búsqueda a un culpable en particular que parece desencadenar la respuesta de evitación, incluso si los gusanos en realidad no se enferman. Es como un recuerdo falso, dice Murphy, quien presentó los hallazgos el lunes (9 de diciembre) en la reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Biología Celular en Washington, DC, y a principios de este año como una preimpresión en bioRxiv.
Pequeños ARN aislados de Serratia marcesans, un patógeno que no desencadena una respuesta de evitación transgeneracional, no tuvieron este efecto, explica a The Scientist.
Profundizando en el fenómeno, su equipo descubrió que las vías moleculares subyacentes a la evitación inicial de los gusanos de Pseudomonas y su capacidad para transmitir esa información a su descendencia parecen ser una y el mismo. De hecho, la señal de los ARN pequeños debe ir desde el intestino hasta la línea germinal antes de que pueda llegar a las neuronas que controlan el comportamiento de evitación. Obtuvimos este resultado loco desde el principio, dice Murphy, refiriéndose a la ruta de transmisión de señales a través del cuerpo. Pensamos que fue un error que cometimos.
Pero no fue un error. En el estudio publicado en junio, el equipo descubrió que muchos pequeños C. elegans RNAs conocidos como Piwi-interact RNAs (piRNAs) se expresaron de manera diferente después de la exposición a Pseudomonas patógenas, y la eliminación de prg-1, que codifica un regulador de piRNAs, en la línea germinal bloqueó la respuesta transgeneracional.
En este último proyecto, los investigadores encontraron que la eliminación de prg-1 en la línea germinal también bloqueó la respuesta de evitación en las madres . Todo lo que se requería para la herencia transgeneracional también se requería para evitarlo en la madre, dice Murphy. Básicamente es esta señalización en todo el sistema que los gusanos utilizan para interpretar lo que están comiendo.
El equipo confirmó los resultados con C salvaje. elegans y bacterias silvestres, para demostrar que esto no era simplemente un artefacto del entorno de laboratorio. Aunque los mecanismos exactos por los cuales el pequeño ARN de Pseudomonas desencadena el comportamiento de evitación, sin mencionar el paso de ese comportamiento a la siguiente generación, siguen siendo un poco como una caja negra, Murphy y sus colegas determinaron que no lo hacen. involucran los componentes conocidos de las vías para el procesamiento de microARN o ARN viral. Es algo que es completamente nuevo, dice ella. [Esto] abre todo un nuevo conjunto de preguntas.
Jef Akst es editor jefe de The Scientist. Envíele un correo electrónico a jakst@the-scientist.com.