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Gusano tubícola Hydroides elegans juvenil, posterior a la metamorfosis CORTESÍA DE BRIAN NEDVEDHydroides elegans es un diminuto gusano tubícola marino que genera millones de dólares en costos de combustible cada año asentándose en los cascos de los barcos y creando resistencia. Sin embargo, antes de que el organismo se asiente en una superficie, debe recibir una señal aún desconocida para pasar de la etapa larval de nado libre que precede al asentamiento del gusano tubícola juvenil.

Ahora, los investigadores han demostrado que un conjunto de genes bacterianos necesarios para H. la metamorfosis elegans codifica componentes de estructuras que se asemejan a las colas contráctiles de virus bacterianos o fagos. Estas estructuras contráctiles asociadas a la metamorfosis bacteriana, o MAC, forman una matriz extracelular organizada que se requiere para el cambio de larva de natación libre a gusano tubícola juvenil anclado. El trabajo fue publicado hoy (9 de enero) en Science.

“No tengo dudas de que este es un artículo de referencia en biología” dijo Margaret McFall-Ngai, profesora de…

Michael Hadfield, profesor de zoología en la Universidad de Hawái en Manoa, y sus colegas habían demostrado previamente que Pseudoalteromonas luteoviolacea Las bacterias influyen en la metamorfosis de H. elegans, y que genes específicos expresados por contacto conP. luteoviolacea son esenciales para el cambio de nadar a asentarse en el gusano tubícola, pero aún se desconocía cómo los genes bacterianos desempeñaban un papel en la metamorfosis del gusano tubícola.

En colaboración con Hadfield, científicos del Instituto de California de La tecnología identificó más genes en la vecindad de los que ya se ha demostrado que son necesarios para H. elegans metamorfosis, y predijo que el conjunto de genes codificaba componentes de estructuras similares a colas de fagos contráctiles (MAC). Cuando se eliminó cada uno de los genes, las bacterias crecieron normalmente, pero no indujeron la metamorfosis en H. elegans larvas. Micrografías electrónicas de P. luteoviolacea mostró que los genes codificaban MAC, y más imágenes revelaron que los MAC se ensamblaron intracelularmente y luego, durante la lisis bacteriana, se desarrollaron en una matriz extracelular bien organizada de casi cien tubos contráctiles probablemente unidos por una red hexagonal de cola. fibras y una proteína reticular aún desconocida.

Todos quedamos completamente impactados cuando resultó ser esta increíble variedad de estructuras interconectadas similares a colas de fagos, dijo la coautora e investigadora del HHMI Dianne Newman, profesora en biología e ingeniería biológica en Caltech. Esta es una estructura que no se había observado antes.

Esta interacción bacteria-gusano tubular es el primer relato de una interacción mediada por una estructura similar a la cola de un fago que es beneficiosa, agregó el coautor Nicholas Shikuma, becario postdoctoral en el laboratorio Newman. Hemos encontrado que estos genes MAC tienen homólogos en otras bacterias y esos homólogos en realidad causan virulencia en los insectos, dijo Shikuma, pero en este caso, las bacterias en realidad ayudan al gusano tubícola a encontrar un lugar adecuado para metamorfosearse.

Pei- Yuan Qian, profesor de ciencias de la vida en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, que no participó en la investigación, dijo que los autores han realizado un trabajo de bacteriología sobresaliente que muestra cómo estructuras similares a colas de fagos bien organizadas pueden afectar la metamorfosis larvaria de H. elegans e identificar las funciones de los genes MAC bacterianos en la producción de estas estructuras. Es un buen punto de partida que proporciona una pista para los experimentos de seguimiento, sin embargo, hay muchas preguntas abiertas, dijo.

Uno de los desafíos, que también enfrentó este artículo, es que las señales químicas liberadas por cultivos puros de bacterias puede no ser capaz de explicar lo que sucede en el entorno natural, advirtió Qian. Las biopelículas naturales están formadas por varios miles de especies de bacterias, agregó, por lo que al examinar las interacciones de H. elegans con una especie de bacteria plantea cuestiones de relevancia ecológica.

Los investigadores ahora desean averiguar si la respuesta del gusano tubícola a los MAC es compartida por otras especies. Se sabe que Pseudoalteromonas provoca el asentamiento de otras larvas marinas y, sin embargo, [los científicos] realmente no saben por qué, dijo McFall-Ngai, y es un mecanismo universal o bastante común a muchos ¿diferentes invertebrados marinos?

Otra área de interés futuro es determinar las formas en que las larvas y las bacterias interactúan y qué señales físicas o químicas envían los MAC para impulsar la metamorfosis. Ahora sabemos qué, pero todavía no sabemos cómo, dijo Hadfield.

Comprender la función de los MAC en P. luteoviolacea es también una prioridad. Sinceramente, no creo que las bacterias produzcan [MAC] para que las larvas de gusano tubícola se asienten en ellas, dijo Hadfield. Una de las cosas que nos gustaría saber es, ¿qué hacen con esas cosas?

NJ Shikuma et al., Metamorfosis del gusano tubular marino inducida por matrices de estructuras bacterianas similares a colas de fagos, Ciencia, doi:10.1126/science.1246794, 2014.

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