CRISPR actúa como comandante en jefe de las defensas de reserva en las bacterias
Este hallazgo podría ayudar a crear bacterias más resistentes a los fagos, o a desarrollar mejores antibióticos.
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La función principal de los sistemas CRISPR-Cas, la revolucionaria herramienta que los científicos utilizan actualmente para editar genes, es defender a las bacterias frente a amenazas como los virus denominados bacteriófagos. Los investigadores han seguido estudiando todas las variantes de los sistemas CRISPR-Cas (hasta la fecha se han identificado 2 clases, 7 tipos y 46 subtipos) para comprender todas sus capacidades.
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Un nuevo artículo del laboratorio de la Dra. Yan Zhang, profesora asociada de Química Biológica y Microbiología e Inmunología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Míchigan, junto con sus colegas y colaboradores, revela una característica hasta ahora poco conocida del sistema CRISPR-Cas de tipo I en la bacteria Neisseria: la presencia de genes adicionales de inmunidad innata integrados.
El grupo descubrió que el CRISPR de tipo I desempeña además una función de regulador de la expresión de estos sistemas de defensa integrados.
«Nuestro hallazgo principal es que los sistemas de defensa antibacterianos de las bacterias pueden organizarse en una jerarquía reguladora por capas», afirmó Zhang.
«En nuestro caso, el CRISPR-Cas actúa como un comandante en jefe que regula la represión y la desrepresión de otros genes del sistema de defensa innata que se encuentran integrados en el locus del CRISPR-Cas».
El estudio, codirigido por el Dr. Ming Li, del Instituto de Microbiología de la Academia China de Ciencias, se ha publicado en la revista *Nature*.
En circunstancias normales, la producción de estos genes de defensa debe mantenerse bajo control, explicó Zhang, ya que su activación conlleva un coste, al frenar el crecimiento de las bacterias. Dicha represión se logra mediante la unión del complejo CRISPR-Cas a las secuencias promotoras de los genes de defensa, a modo de barrera, lo que impide su transcripción.
«CRISPR es la primera línea de defensa durante las infecciones por fagos, pero cuando CRISPR presenta un defecto o queda desactivado de alguna forma, se levanta la represión, lo que da lugar a un estallido de producción de los sistemas de defensa innatos como armas de reserva para eliminar a los fagos», explicó Zhang.
Los fagos, por supuesto, cuentan con sus propios trucos para eludir la defensa de CRISPR, entre ellos el uso de un inhibidor peptídico diseñado para desactivar el mecanismo Cas. Sin embargo, ante esta jerarquía de defensa en capas, un inhibidor de Cas ya no basta para salvar al fago, ya que desencadena la liberación de las defensas de reserva capaces de acabar con los fagos, afirma Zhang.
Este nuevo conocimiento sobre la inmunidad antibacteriana de las bacterias podría aprovecharse de varias maneras, añade. En primer lugar, para las industrias que utilizan bacterias, como los fabricantes de yogur, productos fermentados o biocombustibles, estos hallazgos podrían ayudar a crear cepas bacterianas más resistentes a los fagos. En segundo lugar, podría contribuir al desarrollo de la terapia con fagos.
«Para crear mejores terapias con fagos que eliminen los patógenos bacterianos resistentes a los antibióticos, necesitamos comprender qué sistemas de defensa ocultos podrían existir, de modo que podamos diseñar los fagos para burlarlos».
Este trabajo se basa en las plataformas genéticas y de fagos de Neisseria establecidas por el antiguo investigador postdoctoral Xufei Zhou, doctor, y el actual estudiante de doctorado Xin Li en el laboratorio de Zhang, lo que ha permitido estudiar la importancia fisiológica de esta regulación en un huésped nativo.
«Ha sido una colaboración realmente agradable», añade Zhang, quien da las gracias a Li y a los miembros de su equipo por «poner en marcha este proyecto, invitarnos a colaborar e impulsar muchos aspectos clave del descubrimiento».
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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