El bacteriófago ϕ29

15 marzo, 2020
Este artículo fue redactado y avalado por la bióloga María Muñoz Navarro
Los virus que infectan a bacterias son denominados bacteriófagos. Margarita Salas se dedicó al estudio del fago ϕ29 y descubrió una enzima capaz de catalizar la amplificación del ADN a grandes velocidades.

Margarita Salas fue una bioquímica española que recibió el Premio Inventor Europeo en 2019. Dedicó la mayor parte de su carrera científica al estudio de un virus bacteriófago denominado ϕ29 (phi29), que hoy en día tiene grandes aplicaciones biotecnológicas.

Para que te hagas una idea sobre qué es este virus, la palabra bacteriófago proviene de la combinación de «bacteria» y «fago» (que significa comer, en griego). Por tanto, estamos hablando de virus que «come» bacterias.

A continuación exponemos, de la manera más sencilla posible, la siguiente información acerca del gran descubrimiento que hizo Salas sobre esta entidad acelular y la utilidad que tiene en el mundo de la investigación.

Estructura de un virus

Un virus es un agente microscópico que infecta a numerosos organismos, desde animales, plantas y hongos hasta bacterias. Los virus no tienen entidad propia, es decir, dependen de otras células para reproducirse, por eso se consideran parásitos obligados.

En su interior contiene el material genético, ADN o ARN, necesario para poder codificar sus proteínas, y está envuelto externamente por una cápsula donde se encuentran las proteínas de adhesión que utilizará para unirse a la superficie de otras células.

El término bacteriófago y su importancia

Los bacteriófagos (o fagos) son virus que infectan bacterias. Por un lado, están los que integran su genoma en el cromosoma de la célula huésped (fagos lisogénicos), proporcionando a la bacteria genes que codifiquen nuevas proteínas, y por otro lado, están los que se replican dentro de la misma produciendo su posterior lisis (fagos líticos).

La importancia que tienen viene de su capacidad para disminuir las poblaciones bacterianas.

Ilustración de un bacteriófago infectante bacteria.

Su uso está datado desde la década de 1920, cuando Félix d’Herelle administró un fago para tratar la disentería en un niño de 12 años y los síntomas fueron cesando hasta que se recuperó a los pocos días. Richard Bruynoghe y Joseph Maisin en 1921 trataron una enfermedad de la piel por Staphylococcus spp. con bacteriófagos y los pacientes mejoraron progresivamente entre las 24 y 48 horas. También se han usado para medicar a miles de personas con cólera o la peste bubónica.

Hoy en día la fagoterapia se utiliza en la industria alimentaria para el control de E. coli O157:H7 y en la práctica clínica para el tratamiento de enfermedades infecciosas peritoneales, otitis externa o en la eliminación de P. aeruginosa en personas que padecen fibrosis quística.

Margarita Salas y el fago ϕ29

Margarita Salas, licenciada en bioquímica, ha sido una de las grandes científicas de España. Fue discípula de Severo Ochoa (Premio Nobel de Medicina), con quien trabajó en Estados Unidos, y dedicó 45 años de su vida al estudio del fago ϕ29 durante la década de los sesenta. Se basó en tres características para hacer su proyecto sobre este agente infeccioso:

  • Su pequeño tamaño (20 genes).
  • La complejidad de su morfología.
  • Era un fago sobre el que apenas se tenía conocimiento.

El fago ϕ29 es un virus lítico que pertenece a la familia Podoviridae. Está formado por una molécula de ADN de doble cadena e infecta a la bacteria Bacillus subtilis y a otras bacterias del género Bacillus.

Este bacteriófago ha sido considerado modelo de estudio en la biología molecular para la comprensión del control de expresión genética y diferentes mecanismos biológicos, como la replicación (duplicación) del ADN.

Aunque el trabajo de Salas era de investigación básica, el descubrimiento que hizo tiene hoy en día una importante aplicación biotecnológica: el uso de la enzima ADN polimerasa del fago ϕ29 para la amplificación del ADN.

Para facilitaros la comprensión de este acontecimiento, os comento que las enzimas son unas proteínas que aceleran las reacciones químicas que se dan en todos los organismos. En este caso, la ADN polimerasa realiza la síntesis de ADN a partir de un ADN que sirve como molde.

Pero… ¿Qué es la amplificación del ADN?

La amplificación de ADN se lleva a cabo por un procedimiento en el laboratorio denominado PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa), con el cual, a partir de una pequeña cantidad de ADN de interés se obtienen millones copias de esa secuencia, facilitando su análisis e identificación. Su creador, Kary Mullis fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1993.

Tubos para la amplificación del ADN por PCR.

El descubrimiento que hizo Salas de la enzima ADN polimerasa del fago ϕ29 permite la amplificación a partir de fragmentos mucho más pequeños, incluso del tamaño de una célula, con menos de un error en un millón de pares de bases. Este sistema de conoce como MDA (Amplificación de Desplazamiento Múltiple). De esta manera, las pruebas que se realizan con el ADN son más rápidas y fiables.

Finalmente, cabe destacar que la técnica que ella inventó tiene múltiples aplicaciones en distintos campos científicos como oncología, arqueología y medicina forense. Por ejemplo, permite identificar al dueño de un pelo hallado en la escena de un crimen y a los oncólogos acercarse a pequeñas subpoblaciones celulares que pueden dar lugar a tumores.

Margarita Salas dedicó toda su vida a la investigación. Se considera una referente en el mundo de la ciencia y su descubrimiento abrirá muchas puertas a nuevos avances científicos.

  • Salas, M. (2012) My life with bacteriophage phi29. Journal Of Biological Chemistry 287,53.
  • Mojardín, L and Salas, M. (2016) Global transcriptional analysis of virus-host interactions between phage ϕ29 and Bacillus subtilis. Journal of Virology 90,20.
  • Blanco, L, Mencía, M, Lázaro, J.M, Salas, M and De Vega, M. (2010) Improvement of ϕ29 DNA polymerase amplification performance by fusion of DNA binding motifs. PNAS 107, 38.