La variación genética de los virus intestinales humanos podría ser materia prima para la evolución interna

Un creciente conjunto de evidencia subraya la importancia de las bacterias intestinales humanas en la modulación de la salud, el metabolismo y las enfermedades humanas. Sin embargo, las bacterias son sólo una parte de la historia. Los virus que infectan esas bacterias también moldean quiénes somos. Frederic D. Bushman, PhD, profesor de Microbiología en la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, dirigió un estudio publicado este mes en Proceedings of the National Academy of Sciences que secuenció el ADN de los virus (el viroma) presentes en el intestino de personas sanas. Se recolectaron casi 48 mil millones de bases de ADN, los componentes genéticos, en las heces de 12 individuos. Luego, los investigadores ensamblaron los bloques como piezas de un rompecabezas para recrear genomas de virus completos. Se ensamblaron entre cientos y miles de virus probablemente distintos por individuo, de los cuales todos menos un tipo eran bacteriófagos (virus que infectan bacterias), como esperaba el equipo. El otro era un patógeno humano, un virus del papiloma humano encontrado en un solo individuo. Los bacteriófagos son responsables de los efectos tóxicos de muchas bacterias, pero su papel en el microbioma humano recién ha comenzado a estudiarse. Para evaluar la variabilidad en las poblaciones virales entre los 12 individuos estudiados, el equipo de Bushman, dirigido por el estudiante graduado Samuel Minot, buscó tramos de bases que variaran más. Su encuesta identificó 51 regiones hipervariables entre las 12 personas estudiadas que, para sorpresa del equipo, estaban asociadas con genes de transcriptasa inversa. Las enzimas transcriptasa inversa, más comúnmente asociadas con la replicación de retrovirus como el VIH, copian el ARN en ADN. De las 51 regiones, 29 tenían secuencia y similitud estructural con una transcriptasa inversa bien estudiada, una región hipervariable en el bacteriófago BPP-1 de Bordetella. Bordetella es el microbio que causa la tos de las perreras en los perros. BPP-1 utiliza la transcriptasa inversa y un mecanismo de copia propenso a errores para modificar una proteína y ayudar a ingresar y reproducirse en una amplia gama de objetivos virales. Bushman y sus colegas especulan que las regiones hipervariables recién descubiertas podrían cumplir una función similar en el viroma humano y, por extensión, en el microbioma. 'Parece que existe una presión selectiva natural para una variación rápida de estas clases de bacteriófagos, lo que implica que existe un correspondiente factor ambiental que cambia rápidamente al que el fago debe poder adaptarse rápidamente', dice Minot. Las posibles razones para el cambio, dicen los autores, incluyen evadir el sistema inmunológico y mantenerse al tanto de huéspedes bacterianos en constante evolución, una especie de carrera armamentista entre huéspedes y patógenos basada en mutaciones. Cualquiera sea el caso, dice Minot, tal variabilidad puede estar ayudando a impulsar la evolución del microbioma intestinal: 'El sustrato de la evolución es la mutación'. El análisis evolutivo de las 185 transcriptasas inversas descubiertas en esta población de estudio sugiere que una gran fracción de estas Las enzimas participan principalmente en la generación de diversidad. Ahora, dice Minot, el desafío es determinar la función de las regiones hipervariables recién descubiertas y comprender cómo su variabilidad cambia con el tiempo y en relación con la enfermedad. 'Este método abre un mundo completamente nuevo de biología 'generadora de diversidad' para descubrir qué están haciendo realmente estos sistemas claramente importantes', afirma. Además de Bushman y Minot, los coautores son Stephanie Grunberg (Departamento de Microbiología); Gary Wu (División de Gastroenterología); y James Lewis (Departamento de Bioestadística y Epidemiología), todos de Penn. La investigación fue financiada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, el Departamento de Salud de Pensilvania y la Fundación de Crohn y Colitis de América.