I virus trasformano i geni egoisti in armi genetiche per la competizione virale

RomeI virus utilizzano certi geni come strumenti, rivela un nuovo studio dell'Università della California, San Diego. In passato, gli scienziati trascuravano alcune parti del DNA nei genomi perché sembravano insignificanti per la sopravvivenza. Questi segmenti di DNA, denominati "elementi genetici egoisti," sembravano esistere solo per replicarsi senza offrire alcun vantaggio ai loro ospiti.

Ricercatori della Scuola di Scienze Biologiche hanno trovato nuove prove che gli elementi del DNA potrebbero non essere puramente egoisti. Il loro studio, pubblicato su Science, ha esaminato gli elementi genetici nei batteriofagi, i virus più comuni sulla Terra. Gli scienziati hanno scoperto che questi elementi, chiamati "intron mobili", aiutano i virus a competere più efficacemente contro altri virus.

Risultati chiave dello studio includono:

• Gli introni mobili impediscono la riproduzione di fagi concorrenti.
• Questo vantaggio è evidente nei fagi che co-infettano una singola cellula batterica.
• Un enzima chiamato endonucleasi taglia il DNA dei fagi rivali.
• L'endonucleasi ostacola la capacità del concorrente di assemblare prole e riprodursi.

Erica Birkholz, ricercatrice postdoc e co-prima autrice dello studio, ha dichiarato che è la prima volta che si dimostra che un elemento genetico può essere vantaggioso per l'organismo ospite. Questi elementi non sono sempre puramente egoistici, e questa scoperta ci aiuta a capire come i genomi si evolvono nelle diverse forme di vita.

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Anni fa, gli scienziati notarono elementi genetici apparentemente egoisti ma non riuscivano a spiegare il loro ruolo nella sopravvivenza e nella riproduzione. In un nuovo studio, i ricercatori hanno analizzato come due virus infettano la stessa cellula batterica e competono tra loro. Hanno scoperto che uno dei virus utilizza un enzima per tagliare un gene importante nel genoma dell'altro virus. Questo taglio rende difficile la riproduzione dell'altro virus.

I risultati sono significativi poiché i batteriofagi vengono utilizzati per trattare infezioni che non rispondono agli antibiotici. I medici impiegano miscele di diversi fagi per combattere tali infezioni. Le nuove scoperte possono contribuire a migliorare queste terapie. Comprendere che alcuni fagi contengono elementi genetici egoisti può aiutare i ricercatori a capire perché alcune combinazioni di batteriofagi non funzionano come dovrebbero.

Il Professor Joe Pogliano del Dipartimento di Scienze Biologiche ha dichiarato che i fagi studiati potrebbero aiutare i pazienti affetti da infezioni batteriche associate alla fibrosi cistica. La comprensione di come questi fagi competono permetterà di migliorare i trattamenti di fagoterapia.

L'articolo è stato completato da Erica Birkholz, Chase Morgan, Thomas Laughlin, Rebecca Lau, Amy Prichard, Sahana Rangarajan, Gabrielle Meza, Jina Lee, Emily Armbruster, Sergey Suslov, Kit Pogliano, Justin Meyer, Elizabeth Villa, Kevin Corbett e Joe Pogliano. La ricerca è stata finanziata dall'Howard Hughes Medical Institute, dai National Institutes of Health e dalla National Science Foundation. I professori Kit e Joe Pogliano possiedono interessi finanziari in Linnaeus Bioscience Inc. e ne traggono profitto.