Descubierta una nueva función de las tijeras genéticas CRISPR
Las tijeras de proteínas activan la función de defensa
Desde hace varios años, las tijeras genéticas CRISPR/Cas9 causan sensación en la ciencia y la medicina. Esta nueva herramienta de la biología molecular tiene su origen en un antiguo sistema inmunitario bacteriano. Protege a las bacterias del ataque de los llamados fagos, es decir, de los virus que infectan a las bacterias. Investigadores del Instituto de Biología Estructural del Hospital Universitario de Bonn (UKB) y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Bonn, en colaboración con la Universidad de St Andrews (Escocia) y el Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Hamburgo, han descubierto ahora una nueva función del gen tijera. El estudio se ha publicado en la revista "Nature".
(desde la izquierda) El Dr. Gregor Hagelueken, jefe de grupo del Instituto de Biología Estructural de la UKB, y Niels Schneberger, estudiante de doctorado del Instituto de Biología Estructural de la UKB, congelan cristales de proteínas.
J.F. Saba, Universitätsklinikum Bonn (UKB)
Las bacterias y los fagos han mantenido una lucha a vida o muerte en la Tierra desde tiempos inmemoriales. Cuando un fago atacante inyecta su material genético en una bacteria, ésta se ve obligada a producir nuevos fagos, que a su vez infectan a más bacterias. Algunas bacterias han desarrollado el sistema CRISPR como respuesta. Con este sistema inmunitario bacteriano, el material genético del fago es reconocido y destruido.
Al mismo tiempo, los fragmentos resultantes se integran en el genoma de la bacteria. Así se crea una especie de biblioteca a la que el sistema inmunitario CRISPR puede acceder una y otra vez y queda así armado para futuros ataques. Además, se descubrió que las llamadas variantes de tipo III de las tijeras genéticas producen pequeñas moléculas de señalización. Con la ayuda de estas pequeñas moléculas, las bacterias ponen en marcha un complejo plan de emergencia. De este modo, se puede combatir un virus de forma óptima y en un amplio frente.
Los investigadores del Instituto de Biología Estructural del Hospital Universitario de Bonn (UKB) y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Bonn han investigado ahora cómo funciona esto en colaboración con científicos de la Universidad de St Andrews, en Escocia, y del Laboratorio Europeo de Biología Molecular de Hamburgo. El equipo de investigación descubrió que las pequeñas moléculas de señalización se unen, entre otras cosas, a una proteína llamada CalpL, que se convierte así en una "proteasa" activa. Se trata de enzimas que escinden proteínas y, por tanto, funcionan como tijeras de proteínas. "Las proteasas también se utilizan en el sistema inmunitario humano para transmitir información a gran velocidad", explica Niels Schneberger, estudiante de doctorado del Instituto de Biología Estructural de la UKB y uno de los dos primeros autores del estudio.
Por último, los investigadores también encontraron el objetivo de sus recién descubiertas tijeras proteicas. Corta una pequeña molécula proteica llamada CalpT, que actúa como un pestillo de seguridad para CalpS, una tercera molécula proteica: "CalpS es una proteína muy bien guardada que se libera por todo el mecanismo. Va a llevar la maquinaria de transcripción a genes específicos, cambiando el metabolismo de la bacteria a la defensa. Tenemos mucha curiosidad por saber cuáles son esos genes", explica Christophe Rouillon, científico visitante del Instituto de Biología Estructural y primer autor del estudio. Con el descubrimiento de esta complicada cascada de señalización, los investigadores han descubierto un aspecto completamente nuevo de los sistemas CRISPR.
Lo mejor de los sistemas CRISPR es también que pueden reprogramarse muy fácilmente con fines biotecnológicos y médicos. Con la ayuda de CRISPR, el ADN puede ser alterado específicamente, es decir, se pueden insertar o extirpar genes o bloques enteros de genes. Algunas enfermedades, como la atrofia muscular espinal (AME), que provoca parálisis nerviosa, ya pueden tratarse hoy en día con la ayuda de las tijeras genéticas. "Con estas tijeras para proteínas activadas por CRISPR, existe ahora una herramienta completamente nueva en la caja de herramientas de la biología molecular", afirma el doctor Gregor Hagelueken, jefe de grupo del Instituto de Biología Estructural de la UKB y miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria "Vida y Salud" de la Universidad de Bonn. "Y quizás esto permita que CRISPR se utilice de forma aún más versátil en el futuro", añade.
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