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jueves, 18 de mayo de 2017

Microbios controlando la maquinaria molecular para influir en la salud de sus anfitriones

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Por increíble que parezca, los microbios pueden controlar a sus huéspedes animales manipulando la maquinaria molecular de sus células, provocando ciertos patrones de expresión génica que, consecuentemente, contribuyen a la salud o la enfermedad. Este trabajo, llevado a cabo con células del pez cebra y con ratones, podría suponer implicaciones en cuanto a las enfermedades inflamatorias intestinales humanas, como la enfermedad de Crohn, la colitis ulcerosa, o las distintas variantes de las llamadas enfermedades o trastornos metabólicos.

Imagen: Los investigadores han descubierto que los microbios intestinales pueden alterar la acción de los genes de su organismo huésped. Las células intestinales del ratón se delinean en rojo, junto a los núcleos celulares manchados de azul, y una proteína llamada factor de transcripción Hnf4a tintada de verde dentro de los núcleos. Se encontró que los microbios suprimen el factor Hnf4a en ratones y peces de manera que pueden contribuir a enfermedades intestinales. Crédito: James M. Davison ---------

Todos los animales, desde las esponjas de mar hasta los seres humanos modernos, evolucionaron en un mundo que ya estaba atestado de microbios. Estos microorganismos unicelulares cubren prácticamente todas las superficies de nuestros cuerpos y forman buena parte de nuestra biología, así como de nuestros propios tejidos y órganos. Ellos educan a nuestro sistema inmunológico, regulan nuestro metabolismo y, mal que nos pese, incluso influyen en nuestro comportamiento.

Los investigadores de la Univ. de Duke han demostrado que los microbios pueden controlar las acciones de sus animales anfitriones mediante la manipulación de la maquinaria molecular de las células, provocando patrones de expresión génica que, en consecuencia, contribuyen a la salud y la enfermedad. Los hallazgos aparecen en la revista Genome Research.

"Nuestros resultados sugieren que antiguas partes de nuestro genoma y antiguas interacciones con nuestros microbios son relevantes para las enfermedades humanas modernas", subrayó John F. Rawls, Ph.D., autor principal del estudio y profesor asociado de genética molecular y microbiología en la facultad de Medicina de la Universidad de Duke.

En los últimos años, los científicos han ido descubriendo abundantes vínculos entre nuestros billones de bacterias, virus y hongos residentes (conocidos colectivamente como microbioma), y un espectro de enfermedades humanas, que van desde la anorexia a la diabetes. Pero Rawls señala que aún quedan importantes lagunas en nuestra comprensión sobre cómo estos microbios influyen en nuestra salud y son capaces de causar enfermedades en humanos y otras especies del reino animal.

Rawls adopta lo que él llama un enfoque de "conservación evolutiva" para identificar las bases genéticas de animales relacionados de forma distantes, pero que también pueden ser relevantes para la salud humana. En este estudio, Rawls investigó el impacto que podría tener el microbioma en el genoma de un animal, estudiando regiones específicas del genoma que regulan qué genes se activan o desactivan en un momento dado o en un determinado tejido. Algunas de estas regiones podrían mantener las hebras de ADN empaquetadas en rollos apretados, ocultándolas de la maquinaria responsable de traducir el código genético. Otras --conocidas como potenciadores-- reclutan proteínas especiales, llamadas factores de transcripción, que diseñan espacios alrededor de un gen a fin de activarlo.

El graduado James M. Davison en el laboratorio de Rawls, comparó estas regiones genéticas en dos grupos de ratones: uno libre de gérmenes y otro que tenían sus vientres cargados de microbios. Descubrió que un gran número de potenciadores se comportaban de manera diferente en presencia de microbios. Observando más de cerca, encontró que algunos de estos elementos están vinculados con una proteína llamada Hnf4a, un antiguo factor de transcripción animal que ya había sido previamente implicado en una serie de enfermedades humanas, entre ellas las enfermedades inflamatorias intestinales, la obesidad y la diabetes.

Al comparar las secuencias de genes entre diferentes especies de animales, humanos, ratones y peces cebra, Davison demostró que a lo largo de la evolución, la Hnf4a parecía proteger contra las contribuciones microbianas a las enfermedades inflamatorias intestinales. Davison continuó demostrando que los microbios pueden desactivar parcialmente la Hnf4a de ratones y del pez cebra y, tal vez, obstaculizar su función protectora. Cuando la Hnf4a está completamente inhabilitada, los microbios estimulan patrones de expresión génica que están asociados con enfermedades inflamatorias intestinales.

"Descubrimos que los microbios ejercen una influencia previamente no apreciada sobre un factor de transcripción que comparte un lugar tan antiguo como interesante de nuestra herencia como animales, sin embargo, también está claramente involucrado en la enfermedad humana", dijo Davison, autor principal del estudio. "Que observemos efectos similares en el pez cebra y en los ratones sugiere que, esta es una característica común de las interacciones microbios-anfitrión que persiste desde nuestros comunes antepasados ​​vertebrados".

Los investigadores todavía no saben exactamente cómo se las arreglan los microbios para inhabilitar la Hnf4a, aunque barajan una serie de hipótesis. Por ejemplo, los microbios podrían estar bloqueando de alguna manera las zonas de anclaje de la proteína en el ADN, o podrían estar desactivando la unión del ADN de la proteína modificando la propia proteína. Tampoco saben si los subgrupos específicos de microbios son más manipuladores que otros. Rawls afirma que si lo averiguan, podría apuntar a nuevas estrategias microbianas o farmacéuticas capaces de restaurar los poderes protectores de la Hnf4a para promover la salud humana.

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Traducido/editado por Pedro Donaire
Ref. Science Daily.com, 17 de mayo de 2017
“Microbes seen controlling action of host's genes”
Fuente: Duke University.
Publicación: James M Davison, Colin R Lickwar, Lingyun Song, Ghislain Breton, Gregory E Crawford, John F Rawls. Microbiota regulate intestinal epithelial gene expression by suppressing the transcription factor Hepatocyte nuclear factor 4 alpha. Genome Research, 2017; gr.220111.116 DOI: 10.1101/gr.220111.116.

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