{"id":220684,"date":"2016-07-12T18:01:53","date_gmt":"2016-07-12T21:01:53","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/?p=220684"},"modified":"2016-07-12T18:01:53","modified_gmt":"2016-07-12T21:01:53","slug":"socios-inseparables","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/socios-inseparables\/","title":{"rendered":"Socios inseparables"},"content":{"rendered":"
\"Microscop\u00eda

Carolina Catta-Preta\/ UFRJ <\/span><\/a> Microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido muestra la divisi\u00f3n de Angomonas deanei, un protozoario con bacteria simbi\u00f3ticaCarolina Catta-Preta\/ UFRJ <\/span><\/p><\/div>\n

Es sabido que los protozoos tripanosom\u00e1tidos atacan a los seres humanos, y tambi\u00e9n a plantas y animales de inter\u00e9s econ\u00f3mico. En tal sentido, despuntan los par\u00e1sitos Trypanosoma cruzi<\/em>, responsable de la enfermedad de Chagas, T. brucei<\/em>, de la enfermedad del sue\u00f1o en \u00c1frica, y los del g\u00e9nero Leishmania<\/em>, que causan las leishmaniasis. Pero, para el parasit\u00f3logo Cristina Motta, del Instituto de Biof\u00edsica Carlos Chagas Filho de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), \u00e9ste no es el aspecto m\u00e1s interesante de esos seres unicelulares. Algunos tripanosom\u00e1tidos albergan en su interior una bacteria sin la cual son incapaces de vivir en la naturaleza. Y viceversa: la bacteria tampoco sobrevive sola. Esa relaci\u00f3n de endosimbiosis puede ayudar a entender el origen de los eucariontes (organismos con material gen\u00e9tico compartimentado en el n\u00facleo de la c\u00e9lula), cuyos org\u00e1nulos \u2013 tales como la mitocondria y el cloroplasto\u2013 son productos de asociaciones con bacterias.<\/p>\n

Lo que se observa en esos organismos es un paso intermedio en la evoluci\u00f3n de los org\u00e1nulos. \u201cSon dos seres distintos que se encontraron, vivieron en armon\u00eda y ahora forman un solo ser, ya que uno no existe sin el otro\u201d, dice Motta. Pero resulta intrigante el hecho de que cada protozoario contenga \u00fanicamente una bacteria: \u00e9stas se dividen m\u00e1s r\u00e1pido que el tiempo de generaci\u00f3n del hu\u00e9sped, de seis horas, y podr\u00edan ser numerosas dentro de la c\u00e9lula. \u201cPero esto no ocurre, lo que constituye una fuerte indicaci\u00f3n de que el protozoo controla la proliferaci\u00f3n del endosimbionte\u201d. Ese control riguroso es importante, pues sin \u00e9l, la bacteria puede convertirse en un par\u00e1sito y dominar, o incluso matar al hu\u00e9sped. Motta y sus colegas est\u00e1n estudiando ese control, tal como lo muestran los resultados con las especies Strigomonas culicis<\/em> y Angomonas deanei<\/em>, publicados en junio de este a\u00f1o en la revista Frontiers in Microbiology<\/em> como parte de la tesis doctoral defendida este a\u00f1o por Carolina Catta-Preta. Utilizando compuestos que inhiben el ciclo celular del hu\u00e9sped, pero que normalmente no afectan a las bacterias, los investigadores mostraron que la divisi\u00f3n del endosimbionte tambi\u00e9n se ve impedida. Es un indicio m\u00e1s de que la bacteria ha perdido el control de la maquinaria que causa su fisi\u00f3n, que pasa a estar a cargo del hu\u00e9sped. Con el bloqueo realizado en diversos puntos del ciclo celular del protozoario, en algunos casos el endosimbionte da inicio al proceso de replicaci\u00f3n de su material gen\u00e9tico, sin conseguir concretar la divisi\u00f3n final, formando as\u00ed un largo filamento que contiene varias copias del material gen\u00e9tico bacteriano.<\/p>\n

Normalmente, cuando las bacterias se dividen, primeramente duplican todo su contenido, incluso el ADN. Despu\u00e9s se forman el septo y un anillo que, por constricci\u00f3n, promueven la formaci\u00f3n de dos c\u00e9lulas hijas. En el caso del simbionte estudiado, esas estructuras t\u00edpicas de la divisi\u00f3n bacteriana no se forman. Con su especialidad en microscop\u00eda, a\u00f1os atr\u00e1s, Motta ya hab\u00eda observado la acci\u00f3n coordinada de la replicaci\u00f3n de Angomonas deanei<\/em> y de la bacteria que vive dentro de \u00e9l. El primer ADN que se replica en el organismo compuesto es el del endosimbionte, que se ensancha apoyado en el n\u00facleo del protozoario hasta dividirse en dos. Seg\u00fan Motta, el n\u00facleo funciona como referencia topol\u00f3gica y la bacteria debe estar bien ubicada para dividirse y asegurar que cada nuevo protozoo cargue un simbionte. Luego se divide el cinetoplasto, la regi\u00f3n especializada de la mitocondria que contiene el ADN y est\u00e1 asociada a la estructura locomotora del protozoario conocida como flagelo. Cuando el n\u00facleo al fin se divide, el protozoario est\u00e1 entonces listo para separarse en dos con una bacteria en cada uno, tal como se los describi\u00f3 en 2010, en un art\u00edculo publicado PLoS One<\/em>. Falta ahora detallar los mecanismos moleculares implicados en esa divisi\u00f3n sincronizada de estructuras. Motta cuenta con el avance tecnol\u00f3gico y de los conocimientos cient\u00edficos, que aportan el desarrollo de proyectos con genomas, transcriptomas e incluso con redes metab\u00f3licas. \u201cEs una visi\u00f3n m\u00e1s integrada, que nos permitir\u00e1 entender m\u00e1s profundamente esa relaci\u00f3n simbi\u00f3tica\u201d, dice la investigadora.<\/p>\n

\"El

Carolina Catta-Preta\/ UFRJ<\/span><\/a> El simbionte (verde<\/em>) lidera el proceso de divisi\u00f3n en el n\u00facleo (azul<\/em>). El cinetoplasto (rojo<\/em>) se divide a continuaci\u00f3n. Las estructuras aparecen en reconstrucci\u00f3n tridimensional…Carolina Catta-Preta\/ UFRJ<\/span><\/p><\/div>\n

Sociedades
\n<\/strong>La amplitud del trabajo exige la reuni\u00f3n de especialidades distintas. En R\u00edo de Janeiro, Motta cuenta con colegas de la UFRJ y del Instituto Oswaldo Cruz. Pero tambi\u00e9n ampli\u00f3 los horizontes geogr\u00e1ficos y buce\u00f3 en los aspectos celulares y gen\u00e9ticos, en parte con la ayuda de colaboradores de S\u00e3o Paulo, donde encontr\u00f3 interlocutores interesados en la cuesti\u00f3n evolutiva. Uno de ellos es el parasit\u00f3logo Erney Plessmann de Camargo, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Renombrado por sus investigaciones con T. cruzi <\/em>(lea la entrevista en <\/em>Pesquisa FAPESP,<\/em> edici\u00f3n n\u00ba 204<\/em>), desde los a\u00f1os 1980 se interesa en el estudio de la endosimbiosis en tripanosom\u00e1tidos y m\u00e1s recientemente emprendi\u00f3 la secuenciaci\u00f3n de cinco especies que contienen bacteria simbi\u00f3tica en colaboraci\u00f3n con el Laboratorio Nacional de Computaci\u00f3n Cient\u00edfica (LNCC), en Petr\u00f3polis, en la sierra fluminense. En un estudio publicado en 2013 en PLoS One<\/em>, Motta realiz\u00f3 an\u00e1lisis de los genomas de dos de esas especies y mostr\u00f3 p\u00e9rdida de genes en las bacterias. \u201cEs un genoma reducido, pero bastante funcional, capaz de completar v\u00edas biosint\u00e9ticas esenciales del protozoario hu\u00e9sped\u201d, comenta, compar\u00e1ndolo con un \u00e1rbol bons\u00e1i.<\/p>\n

Estos resultados ayudan a explicar algo que le llam\u00f3 la atenci\u00f3n a Motta cuando ten\u00eda 18 a\u00f1os y estaba empezando a hacer una pasant\u00eda en el Instituto de Biof\u00edsica Carlos Chagas Filho: la baj\u00edsima exigencia nutricional de un par\u00e1sito de insectos cuando se la comparaba con la de otros tripanosom\u00e1tidos. Ya en aquel tiempo, el microscopio electr\u00f3nico ayud\u00f3 a observar a la bacteria simbi\u00f3tica. Posteriormente, el genoma de protozoos y los respectivos endosimbiontes corrobor\u00f3 datos obtenidos en estudios nutricionales y bioqu\u00edmicos, que indicaron un intenso intercambio metab\u00f3lico entre ambos organismos.<\/p>\n

Gracias a la bacteria, el protozoo logra producir pr\u00e1cticamente todos los amino\u00e1cidos necesarios, mientras que los tripanosom\u00e1tidos sin simbionte necesitan que el medio de cultivo sea suplementado. Lo propio vale para el heme, compuesto a base de hierro, que forma parte de prote\u00ednas tales como la hemoglobina de la sangre. \u201cLas bacterias sintetizan heme, que termina siendo importante para el crecimiento del protozoario\u201d, comenta el bi\u00f3logo Sergio Schenkman, de la Universidad Federal de S\u00e3o Paulo (Unifesp), coautor del art\u00edculo. \u201cLos protozoarios que causan enfermedades no fabrican heme, por eso deben ser par\u00e1sitos\u201d. Para el investigador, esa laguna crea en ellos un punto d\u00e9bil que puede utilizarse como arma contra la enfermedad, o para entenderla.<\/p>\n

La autosuficiencia con relaci\u00f3n a los nutrientes puede resultar esencial en las siete especies caracterizadas por la endosimbiosis. \u00c9stas infectan \u00fanicamente a insectos, de nutrici\u00f3n inconstante. \u201cLos protozoos que parasitan vertebrados encuentran un ambiente nutricional m\u00e1s rico en la sangre o en el interior de las c\u00e9lulas\u201d, compara Motta. Su asociaci\u00f3n con el grupo de Schenkman y el de la bi\u00f3loga Carolina Elias, del Instituto Butantan, ya tiene m\u00e1s de una d\u00e9cada y apunta a dilucidar aspectos del ciclo celular del protozoario y entender de qu\u00e9 manera la bacteria puede coevolucionar con la c\u00e9lula hu\u00e9sped. \u201cS\u00f3lo se conoc\u00eda el ciclo celular en T. brucei<\/em>, que no tiene endosimbionte\u201d, recuerda el investigador de la Unifesp. A su juicio, s\u00f3lo es posible comprender un organismo cuando se detalla su proceso de divisi\u00f3n celular para la reproducci\u00f3n, la llamada mitosis, y qu\u00e9 mol\u00e9culas lo regulan. En el caso de los protozoarios y sus endosimbiontes, a\u00fan no lo han logrado. \u201cNo sabemos c\u00f3mo controla el hu\u00e9sped la formaci\u00f3n del anillo que provoca la divisi\u00f3n de las bacterias.\u201d<\/p>\n

El objetivo es refinar cada vez m\u00e1s la comprensi\u00f3n de este sistema integrado. Un enfoque en la colaboraci\u00f3n con Schenkman, parte del trabajo de Carolina Catta-Preta, consiste en usar el sistema de ARN interferente, el ARNi, para influir en el ciclo celular de A. deanei<\/em>. Es una herramienta m\u00e1s precisa para manipular puntos exactos del control de la divisi\u00f3n celular, una vez que se identifiquen las secuencias blanco en el organismo. Resultados a\u00fan no publicados muestran que \u00e9se es un camino prometedor para corroborar y profundizar lo que ya se ha descrito con la ayuda de f\u00e1rmacos que bloquean la divisi\u00f3n de las bacterias, entre otros aspectos.<\/p>\n

En colaboraci\u00f3n con colegas franceses, de las universidades de Lyon y de Bordeaux y del LNCC, Motta tambi\u00e9n est\u00e1 detallando la red metab\u00f3lica y el metabolismo energ\u00e9tico de esos organismos mediante an\u00e1lisis en computadora de las secuencias gen\u00e9ticas identificadas.<\/p>\n

\"...y

Modificada de Catta-Preta et al., 2015, Frontiers in microbiology<\/span><\/a> …y en el microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3nModificada de Catta-Preta et al., 2015, Frontiers in microbiology<\/span><\/p><\/div>\n

Origen
\n<\/strong>A\u00fan existe un largo camino por recorrer a los efectos de comprender a esos organismos compuestos, pero la mirada de Motta va mucho m\u00e1s all\u00e1 de ellos. \u201cUtilizamos al endosimbionte en tripanosom\u00e1tidos para entender c\u00f3mo surgieron los org\u00e1nulos en la c\u00e9lula eucariota y tambi\u00e9n su estructura y funcionamiento optimizados\u201d, comenta. \u201cEl establecer de qu\u00e9 manera controla el protozoario la divisi\u00f3n de la bacteria tiene relaci\u00f3n directa con el origen de la mitocondria en la c\u00e9lula eucariota.\u201d<\/p>\n

Los estudios evolutivos muestran que las bacterias simbi\u00f3ticas de las distintas especies de tripanosom\u00e1tidos tienen un mismo y \u00fanico ancestro, tal como lo demuestra el estudio de 2013 publicado en BMC<\/em> Evolutionary Biology<\/em>, cuyo primer autor es el bi\u00f3logo Jo\u00e3o Alves, del Instituto de Ciencias Biom\u00e9dicas (ICB) de la USP. Dicho estudio apunta tambi\u00e9n la transferencia de genes de bacterias al n\u00facleo de la c\u00e9lula hu\u00e9sped, tanto de las endosimbiontes como de otras ya perdidas. Algunas de esas transferencias g\u00e9nicas completan v\u00edas de s\u00edntesis de amino\u00e1cidos esenciales para el protozoario.<\/p>\n

El origen \u00fanico del endosimbionte en tripanosom\u00e1tidos constituye un paralelo m\u00e1s con el surgimiento de los org\u00e1nulos como la mitocondria, que deriva de un solo encuentro entre microorganismos. La teor\u00eda conocida como endosimbi\u00f3tica, que describe este acontecimiento, se populariz\u00f3 a partir de los a\u00f1os 1970, con la publicaci\u00f3n del libro Origin of Eukaryotic Cells<\/em> [El origen de las c\u00e9lulas eucariotas], de la evolucionista estadounidense Lynn Margulis, pero es mucho m\u00e1s antigua que eso. En 1905, el bi\u00f3logo ruso Konstantin Mereschkowski propuso que estructuras de c\u00e9lulas vegetales habr\u00edan surgido de una cianobacteria.<\/p>\n

Desde ese entonces una infinidad de estudios corrobora esa idea, pero investigar y descubrir de qu\u00e9 manera puede haber transcurrido ese proceso es un privilegio de pocos. Los endosimbiontes de los tripanosom\u00e1tidos se ubican a mitad del camino evolutivo entre bacterias de vida libre y los org\u00e1nulos. Al haber perdido la mayor parte de su material gen\u00e9tico y de su pared celular, no tienen existencia aut\u00f3noma en la naturaleza. En la pr\u00e1ctica, esta asociaci\u00f3n funciona como un mismo organismo, aunque es posible \u201ccurar\u201d al protozoario mediante un tratamiento con antibi\u00f3ticos. Una cura \u00fatil en la investigaci\u00f3n, pero poco deseable desde el punto de vista del organismo, ya que lo condena a una vida en laboratorio, con nutrientes suministrados por los investigadores.<\/p>\n

\u201cVeo a la endosimbiosis en tripanosom\u00e1tidos como un caso de amor eterno y eso siempre me incentiv\u00f3 a estudiar esa historia\u201d, dice Motta, estableciendo una comparaci\u00f3n entre el casamiento de los microorganismos y el inter\u00e9s que la impulsa.<\/p>\n

Aun dedicando la mayor parte de su tiempo al microscopio, al laboratorio y al an\u00e1lisis en la computadora, Motta afirma que su herramienta principal de trabajo es el pensamiento. Por eso mismo, desde hace m\u00e1s de diez a\u00f1os tambi\u00e9n se dedica a cursar especializaciones en filosof\u00eda, e incluso es docente de materias de filosof\u00eda en el posgrado en biof\u00edsica. Esa mirada multidisciplinaria va m\u00e1s all\u00e1 de la ciencia de laboratorio y le brinda una visi\u00f3n amplia. \u201cEl parasitismo tambi\u00e9n es una forma de simbiosis, porque el t\u00e9rmino simbiosis significa vivir juntos\u201d, afirma, y as\u00ed se vuelve m\u00e1s vasta su fascinaci\u00f3n por su objeto de estudio. \u201cSon las dos caras de la moneda en un \u00fanico ser: el protozoario es al mismo tiempo par\u00e1sito del insecto y hu\u00e9sped del endosimbionte.\u201d<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/em>
\nCATTA-PRETA, C. M. et al.<\/em> Endosymbiosis in trypanosomatid protozoa: the bacterium division is controlled during the host cell cycle<\/a>. Frontiers in Microbiology<\/strong>. v. 6, art\u00edculo 520. 2 jun. 2015.
\nALVES, J. M. P. et al<\/em>. Endosymbiosis in trypanosomatids: the genomic cooperation between bacterium and host in the synthesis of essential amino acids is heavily influenced by multiple horizontal gen transfers<\/a>. BMC Evolutionary Biology<\/strong>. v. 13, p. 190. 9 sep. 2013.
\nMOTTA, M. C. M. et al<\/em>. Predicting the proteins of Angomonas deanei<\/em>, Strigomonas culicis and their respective endosymbionts reveals new aspects of the Trypanosomatidae family<\/a>. PLoS One<\/strong>. v. 8, n. 4, e60209. 2 jun. 2013.
\nMOTTA, M. C. M. et al<\/em>. The bacterium endosymbiont of Crithidia deanei<\/em> undergoes coordinated division with the host cell nucleus<\/a>. PLoS One<\/strong>. v. 5, n. 8, e12415. 26 ago. 2010.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Una asociaci\u00f3n simbi\u00f3tica ayuda a entender el origen de org\u00e1nulos celulares","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,298],"coauthors":[1601],"class_list":["post-220684","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-epidemiologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/220684","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=220684"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/220684\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=220684"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=220684"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=220684"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=220684"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}