Fenómeno Hankin
En 1896 el bacteriólogo Ernest Hankin intentó comprobar que había de cierto en la creencia de que el agua del Ganges tenía propiedades curativas y que incluso prevenía del cólera. Para su sorpresa encontró que si el agua de dicho río era filtrada con filtros de porcelana, todavía mantenía una actividad bactericida en cultivos de Vibrio cholerae. Aquello que podía filtrarse a través de filtros de porcelana era un virus que "comía" a las bacterias. Más adelante, Felix d´Herelle los denominó bacteriófagos.
El dulce código de los azúcares
Engolosinados con el ADN y las proteínas, los científicos hemos dejado a los azúcares de lado, debido a que los azúcares son la última frontera en biología. Lo que se conoce de azúcares está a años luz de lo que sabemos del ADN o de las proteínas. Es relativamente fácil trabajar con las proteínas o el ADN. Las técnicas están bien establecidas. Ayuda mucho el hecho que las proteínas son aminoácidos traducidos a partir de los tripletes de ADN. Así, si modificamos el ADN podemos producir cambios en las proteínas y eso nos ayuda a entender su función. No sucede lo mismo con los azúcares. Es difícil producir cambios en su estructura. En ciencia nos hemos limitado a inactivar las enzimas encargadas de que un azúcar se incorpore a una estructura mayor. Digamos que los biólogos moleculares han estado engolosinados trabajando con ADN y proteínas y han dejado los azúcares de lado.
Lo hermoso del glicocálix es que además de las funciones obvias de lubricación, de permitir un espacio para mantener la estructura de la célula o los órganos o para organizar el agua y los nutrientes es que se
trata de un código de información. ¿Alguien ha dicho código? Cuando hablamos de códigos atraemos a personas muy inteligentes a los que les gustan los retos. De repente lo aburrido se vuelve atractivo. Hoy en día, biólogos moleculares, de sistemas y computacionales están estudiando los códigos de azúcares, lo que se ha venido llamando el glucidoma, para comprender un nuevo lenguaje.
Y como siempre, el origen está en las bacterias
Por ejemplo, las bacterias más primitivas, las arqueobacterias, además de la membrana plasmática, en el exterior tienen una pared celular constituidas de capas S de glucoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. En las eubacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano que actúa como una malla que evita que la presión osmótica interna de la bacteria descomponga la membrana plasmática Estas paredes celulares son estructuras organizadas, con límites definidos. Además, poseen un glicocálix que no tiene límites definidos, se deforma con facilidad y pueden exudar materiales poliméricos para crear biopelículas.
La primera vez que la humanidad se dio cuenta que nuestra herencia estaba escrita en el ADN fue en 1944, precisamente estudiando el glicocalix de Streptococcus pneumoniae. Recientemente, hemos descubierto el primer sistema de memoria colectiva estudiando las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa. De esa manera, estamos descubriendo que ese glicocalix es algo más que una película mucosa de glucoproteínas.
Las propiedades del glicocalix, que se estudian en las células y tejidos humanos, se exhiben, por tanto, en bacterias y en comunidades de bacterias como las biopelículas. El glicocalix es ese espacio de glucoproteínas y glucolípidos que sirve para mantener hidratadas a las células, que canaliza los nutrientes, que sirve como una especie de columna vertebral mucosa para el soporte de las membranas, contribuye al reconocimiento, comunicación y adhesión entre células. Los distintos tipos de glicocalix sirven también para identificar a una comunidad de células y así diferenciar lo propio de lo ajeno.
Las bacterias surgen hace 4000 millones de años y los seres pluricelulares, como nosotros, aparecen hace solo 1000 millones de años. Las tres cuartas partes del tiempo de evolución del glicocalix se dio exclusivamente en bacterias protozoos. Ese mecanismo de adhesión y reconocimiento entre células, con todo lo que ello implica: memoria, comportamiento social, diferenciar lo propio de lo ajeno, estaba ya listo antes de la aparición de organismos pluricelulares. En este momento, el glicocalix sirvió para guiar el movimiento de las células que empezaban a dividirse en linajes para que se agrupasen en tejidos.
Hoy en día, la medicina está comprobando que incorporar al glicocalix en nuestro mapa conceptual del cuerpo humano es imprescindible para entender múltiples procesos: la inmunidad de la infección, como defendernos del cancer, las enfermedades cardiovasculares, la compatibilidad de los transplantes o los defectos en el desarrollo embrionario.
Material exudado polimérico extracelular compuesto por proteínas y carbohidratos producidos por las bacterias en 1 la pared celular, básicamente constituída de polisacáridos capsulares CPS y lipopolisacáriddos LPS 2 el glicocalix está constituído mayormente por los EPS o polisacáridos extracelulares 3 la biopelícula (biofilm) son un material exudado polimérico extracelular. Este material también está producido por células eucariotas las epiteliales de las superficies mucosas. Fuente
Cuando un fago con un TSP activo forma una placa en capas de agar blando sobre una bacteria hospedadora encapsulada, el centro transparente de la placa suele estar rodeado por una zona turbia.
Las enzimas que poseen los fagos para degradar los azúcares se llaman genéricamente depolimerasas.
TSPs, en general, son homotrímeros. Un monómero exhibe hélices β paralelas dextrógiras. Debido a su estructura terciaria, las TSP son enzimas muy estables a temperaturas de 80 °C y pH 5,0. Son resistentes a proteasas y SDS.
Las depolimerasas son excelentes herramientas para descifrar el glucidoma
El bacteriófago JA1 (Podoviridae) que infecta a Vibrio cholerae O139 alberga una liasa que escinde el CPS entre los residuos de GlcNAc y GalA. Esta tijera se puede utilizar para generar oligosacáridos y utilizarlos como vacunación basada en CPS. Dado que el CPS de V. cholerae es sensible al ácido, el tratamiento químico de las moléculas de CPS podría destruir epítopos que pueden ser importantes para obtener inmunidad protectora. La liasa, a diferencia del tratamiento químico, deja estos epítopos intactos (Linnerborg et al., 2001).
Los bacteriófagos como indicadores de la calidad del agua
Los colifagos son bacteriófagos que infectan bacterias fecales. Cuando abandonan los intestinos humanos por los sistemas de alcantarillado, a no ser que se encuentren con bacterias coliformes, similares a las que son capaces de infectar, no se replican. Por este motivo, son indicadores excelentes de contaminación fecal en el agua. Sobre todo para niveles bajos de contaminación, sobre todo en las aguas tratadas con cloro. Los colifagos presentan una resistencia al cloro superior a la de los enterovirus humanos.
Existe un consenso científico de que los indicadores bacterianos, como las bacterias coliformes y Escherichia coli, no son parámetros adecuados para evaluar la calidad virológica del agua potable. En su lugar, es más apropiado utilizar colifagos (US-EPA 2015, OMS 2017). Estos son, además, más representativos del conjunto de virus humanos que cualquier patógeno vírico.Se están incluyendo en normativas como la nueva directiva de la UE sobre agua potable, el reglamento de la UE sobre requisitos mínimos para la reutilización del agua y el agua regenerada para el riego agrícola o también en la valoración de procesos de higienización de lodos de depuradora de aguas en las normativas nacionales francesas (orden 20/04/2021 TREL2111671A).
Los bacteriófagos de origen intestinal son indicadores virales adecuados en el agua, es decir, señalan la presencia de materia fecal. Proporcionan una solución eficaz a la limitación de las bacterias como indicadores de los virus transmitidos por el agua
Si somos capaces de secuencias fagos y tener miles de secuencias de enzimas depolimerasas, la inteligencia artificial se encargará de proporcionarnos qué enzimas debemos utilizar para manipular los glúcidos. Este conocimiento nos servirá para tratar todo tipo de problemas asociados a bacterias que viven en biofilms
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