Los virus bacteriófagos producen moléculas de ARN que bloquean sus complejos sistemas defensivos
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Un equipo internacional de investigadores codirigido por Peter Fineran, de la Universidad de Otago (Nueva Zelanda), y el Dr. Rafael Pinilla-Redondo, de la Universidad de Copenhague, descubrieron una nueva forma en que los virus suprimen el “sistema inmunológico” CRISPR-Cas de las bacterias.
El hallazgo podría conducir a alternativas más eficientes que los antibióticos, empleando virus denominados ‘bacteriófagos’ con capacidad de aniquilarlas. También podría proporcionar una nueva forma de controlar la herramienta biotecnológica de edición de genes CRISPR-Cas, haciéndola más segura. “El descubrimiento es apasionante […] porque proporciona una mayor comprensión de cómo se pueden detener las defensas CRISPR-Cas“, afirma el autor, el Dr. David Mayo-Muñoz, de la Universidad de Otago.
El sistema CRISPR-Cas bacteriano
CRISPR-Cas son como “sistemas inmunológicos bacterianos” que las protegen de la infección por bacteriófagos. Funciona tomando fragmentos de ADN del fago y agregándolos al genoma de la bacteria. Las bacterias terminan disponiendo de un banco de memoria de infecciones pasadas por fagos que archivan para luego identificar y degradar ese fago específico cuando ataca nuevamente. El fragmento de ARN producido a partir del ADN guardado actúa como una guía para que el sistema enzimático CRISPR-Cas bacteriano destruya al virus invasor.
El contrataque de los fagos
“Lo interesante es que los fagos han desarrollado diferentes formas de superar estos sistemas de defensa: es como una carrera armamentista evolutiva. Las bacterias tienen CRISPR-Cas, por lo que los fagos han desarrollado anti-CRISPR, lo que les permite bloquear los complejos inmunes de las bacterias”, explica Mayo-Muñoz. “Lo que hemos descubierto es una forma completamente nueva en la que los fagos pueden detener los sistemas CRISPR-Cas”, afirma.
“Los fagos tienen componentes de sistemas bacterianos CRISPR-Cas en sus propios genomas. Los utilizan como imitadores moleculares para su propio beneficio para silenciar el sistema inmunológico de las bacterias y permitir la replicación de los fagos”, expone Fineran. De esta forma los fagos producen ARN anti-CRISPR bacterianos que ‘ciegan’ los complejos inmunes de las bacterias al cargarlos con repeticiones de ARN que impiden que se forme un complejo proteínico funcional. “Esta imitación molecular arruina las defensas de las bacterias y la función del sistema, es básicamente un señuelo”, señala.
Desde antimicrobianos promisorios hasta editores de genes
Los fagos ya se utilizan como antimicrobianos para destruir superbacterias patógenas, lo que ofrece una alternativa a los antibióticos. Sin embargo, si la bacteria infectada tiene un sistema CRISPR-Cas activo, se necesitarán fagos con los anti-CRISPR adecuados para neutralizarla. “Poder crear un anti-CRISPR personalizado será una opción poderosa a tener en la caja de herramientas“, subraya Fineran. “Estamos entusiasmados de poder brindar una visión completamente nueva sobre cómo los fagos luchan con sus huéspedes bacterianos”, agregó.
Por otro lado, el gran interés de la biotecnología actual en el mecanismo CRISPR-Cas radica en su naturaleza programable para editar genomas con precisión. CRISPR-Cas eventualmente se utilizará para terapia génica (reparar genes mutados que causan enfermedades), pero para que sea más seguro, se necesitan anti-CRISPR para modular la tecnología. “Esperamos que estos ARN anti-CRISPR proporcionen un nuevo enfoque para ayudar a controlar las tecnologías CRISPR-Cas“, puntualizó. El estudio fue publicado este miércoles en la revista científica Nature.