Un nuevo elemento CRISPR regula la defensa viral
Descubierto un mecanismo para priorizar la respuesta inmunitaria
¿Qué tareas hay que hacer hoy y cuáles son las más urgentes? Las personas tienen que establecer constantemente prioridades en su vida diaria. Las bacterias no son diferentes: ellas también deben priorizar cuando combaten los virus con CRISPR. Sin embargo, no estaba claro cómo se produce esta priorización. Científicos del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones Basadas en el ARN (HIRI) de Würzburg, una empresa conjunta del Centro Helmholtz para la Investigación de Infecciones (HZI) de Braunschweig y la Universidad Julius Maximilian (JMU) de Würzburg, en colaboración con investigadores de las universidades de Würzburg, Friburgo y Leipzig, han descrito ahora por primera vez un mecanismo subyacente. Su estudio se ha publicado en la revista Nature Microbiology.
Chunyu Liao, autor principal del estudio, en el laboratorio HIRI.
HIRI/Mario Schmitt
La mayoría de las bacterias utilizan sistemas CRISPR-Cas para protegerse de los virus que las infectan. Los sistemas de defensa se dirigen a fragmentos de ADN viral y los almacenan entre secuencias fijas y repetitivas. Estos segmentos, formados por repeticiones alternas y fragmentos de ADN viral, producen entonces ácidos ribonucleicos (ARN) CRISPR. Los ARN CRISPR ayudan al sistema a reconocer y combatir los virus. La captación de un fragmento de ADN viral proporciona una protección inmediata. Al almacenar los fragmentos dentro del ADN bacteriano, la protección puede transmitirse a las nuevas generaciones.
Evitar la sobrecarga del sistema, pero ¿cómo?
Sin embargo, el proceso de almacenamiento no está exento de riesgos: Con decenas o incluso centenares de fragmentos, la búsqueda de tantos virus a la vez sobrecargaría los sistemas CRISPR-Cas. Por ello, los sistemas han ideado una forma de priorizar los fragmentos más nuevos para su defensa. De este modo, proporcionan una mayor protección contra los virus más recientes encontrados por la célula. Aunque este fenómeno se conoce, el mecanismo subyacente ha seguido siendo un misterio.
Utilizando el sistema CRISPR-Cas9 del patógeno Streptococcus pyogenes como modelo, el equipo de investigación ha descubierto ahora que el ARN líder prioriza la defensa inmunitaria. Esta secuencia se encuentra junto al segmento de repeticiones y el ADN viral y es la responsable de recoger los fragmentos virales. Durante la transcripción, se pliega con las dos primeras repeticiones que rodean al fragmento más nuevo, impulsando la producción del primer ARN CRISPR por encima de otros ARN CRISPR. Así, el sistema se prepara para buscar este virus. "El mecanismo es específico de muchos sistemas CRISPR que implican a la proteína Cas9, utilizada habitualmente para la edición del genoma, aunque es probable que existan otros mecanismos para priorizar la defensa antiviral", afirma Chunyu Liao, autor principal del estudio publicado en la revista Nature Microbiology y antiguo postdoc de HIRI.
Nuevo elemento CRISPR, nuevas posibilidades
"Este resultado fue totalmente inesperado. Se pensaba que el ARN líder sólo dirigía dónde se integraban los nuevos fragmentos virales", explica el autor correspondiente del estudio, Chase Beisel. Beisel es profesor de la JMU y director del Departamento de Biología del ARN Sintético del HIRI.
"La estructura formada entre esta secuencia y las dos primeras repeticiones es un elemento nuevo en la biología CRISPR. Revela otro mecanismo por el que el ARN puede contribuir a la defensa inmunitaria. Nuestra investigación asigna un papel totalmente nuevo a la secuencia líder, que no se había asociado anteriormente a la producción de ARN CRISPR", añade Liao. Según Beisel, los hallazgos son significativos: "El Premio Nobel de Química de 2020 se concedió, entre otras cosas, por el descubrimiento de cómo los sistemas CRISPR con Cas9 producen ARN CRISPR. Nuestro estudio ofrece nuevos conocimientos sobre este proceso: Muestra por qué la ubicación de estos fragmentos es tan importante como su secuencia".
Además de proporcionar información sobre la carrera armamentística entre las bacterias y los virus, este mecanismo recién descubierto podría utilizarse para desarrollar tecnologías CRISPR multiplexadas para el tratamiento de enfermedades, causadas por diversas mutaciones en el genoma.
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.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
