Biología

Genoma altamente adaptable en bacterias intestinales

(NC&T) Este mecanismo adaptativo no sólo permite a las especies bacterianas sobrevivir rápidamente cuando cambian las condiciones nutricionales sino que también ayuda a mantener las funciones y la estabilidad de la altamente compleja flora intestinal, según investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis.

El número de células bacterianas en el intestino humano bordea los 100 billones (100 millones de millones). Jeffrey Gordon, Doctor en Medicina, director del Centro para las Ciencias Genéticas en la Universidad Washington y profesor de biología molecular y farmacología, define así a estas bacterias: "En su conjunto, estos microbios pueden ser vistos como un "órgano microbiano" que vive dentro del intestino y que produce, almacena y redistribuye la energía de la dieta". Los cambios en la composición de este "órgano" pueden afectar a la salud humana, y ser un factor importante en la predisposición a la obesidad, diabetes y enfermedad cardiaca.

La bacteria del estudio, llamada Bacteriodes thetaiotaomicron o B. theta, está entre las especies más abundantes del intestino humano. La B. theta degrada diferentes carbohidratos indigeribles, como fibra dietética, suministrando nutrientes a su anfitrión mientras se alimenta a sí misma y a otras especies bacterianas. La secuencia completa del genoma de la B. theta fue generada dos años atrás en el mismo laboratorio.

Los investigadores inocularon la B. theta a ratones sin bacterias intestinales y los alimentaron con una dieta rica en carbohidratos complejos y baja en azúcares simples. Diez días después, se examinó la actividad cromosómica bacteriana.

El equipo encontró que 1.237 de los 4.779 genes bacterianos estuvieron altamente activos, comparados con los de la B. theta desarrollada en caldo de cultivo. El grupo predominante de genes de alta actividad fue el del metabolismo de carbohidratos.

Cuando un grupo de ratones libre de gérmenes fueron alimentados con una dieta de azúcares simples -en lugar de carbohidratos complejos- y entonces inoculados con la B. theta, el análisis de la actividad cromosómica mostró que la B. theta adaptativamente había desarrollado un juego diferente de enzimas que le permiten ligar y digerir mucopolisacáridos (carbohidratos del moco intestinal) producidos por el anfitrión.

Este "interruptor dietético" también causó que B. theta cambiase la actividad de genes que codifican los componentes de su cápsula exterior, un mecanismo importante para ser inocuo al anfitrión o evitar una respuesta inmunológica.

La B. theta es un comensal increíblemente sofisticado y versátil. En lugar de disminuir gradualmente cuando se reduce su fuente usual de alimentos, la B. theta ha desarrollado un mecanismo para detectar cambios en la composición de nutrientes disponibles, y rápidamente modifica sus preferencias dietéticas a fin de usar los más abundantes. De hecho, puede requerir un mayor número de genes vinculados a la digestión de carbohidratos que cualquier otro microbio conocido.

El próximo paso es investigar cómo interactúa la B. theta con otros miembros del ecosistema intestinal, a fin de hallar modos de manipular la flora intestinal para promover la salud o tratar enfermedades.


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