El acrónimo CRISPR se ha convertido en sinónimo de edición de ADN en los últimos años, ocupando un lugar central en la caja de herramientas del genetista molecular como un medio para identificar códigos genéticos y luego cortarlos con una precisión asombrosa.
En su función original como medio de inmunidad en las bacterias, el sistema CRISPR/Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/CRISPR-associated endonuclease) busca genes conocidos de virus invasores y los vuelve disfuncionales.
Científicos de la Universidad de Rochester y la Universidad de Cornell, Ithaca, en los EE. UU. y han descubierto que la famosa herramienta de edición de genes hace más en las bacterias que simplemente detectar el ADN para cortarlo; también se coordina con otras proteínas para aumentar las defensas contra los virus invasores.
La activación de las proteínas en forma de embudo, llamadas Csx28, altera la permeabilidad de la membrana de la bacteria, lo que dificulta que el ADN viral invasor secuestre la maquinaria de la célula y se replique.
El hallazgo, publicado en Cienciaes “inesperado y plantea todo tipo de nuevas preguntas”, dice El bioquímico de la Universidad de Rochester, Mark Dumont, colaborador del estudio.
“Si bien no hay una aplicación o relevancia médica inmediata, las ideas que surgen de esto podrían ser muy poderosas”, Dumont dice.
El estudio involucró una serie de experimentos donde Escherichia coli
Este fago se adhiere a la superficie de la célula bacteriana como un módulo lunar e inyecta su ADN en la célula para crear copias de sí mismo.
El E. coli contraatacar, utilizando CRISPR para identificar la amenaza haciendo coincidir secciones repetitivas de ADN de fagos encontrados previamentey luego usar una enzima llamada Cas13b para cortar el ADN invasor en pedazos.
Los investigadores encontraron que el virus se replicaba lentamente cuando Csx28 estaba presente dentro de la bacteria.
Esta proteína solo funcionaba en conjunto con Cas13b, lo que sugería que los dos se estaban coordinando entre sí para desarmar el virus.
Cuando tanto Cas13b como Csx28 estaban presentes, la proporción de bacterias infectadas que liberaban partículas virales infecciosas disminuyó de alrededor del 19 % a aproximadamente el 3 %, y hubo una reducción significativa del número de fagos por mililitro. En otras palabras, el virus no pudo replicarse tanto como lo haría normalmente.
- Los investigadores examinaron la estructura de la proteína Csx28 usando una técnica llamada microscopía electrónica criogénica y descubrió que se parecía a un embudo con un agujero en el centro.
Esto planteó la posibilidad de que la proteína formara un poro de membrana y estuviera interrumpiendo el metabolismo de la célula para convertirlo en un entorno inhóspito para el virus.
Los investigadores probaron esta hipótesis usando una técnica que hace que las células sean fluorescentes después de haber perdido su Potencial de membranauna pequeña carga eléctrica causada por la diferencia en la concentración de iones dentro y fuera de la célula.
Descubrieron que las dos proteínas juntas causaron la despolarización de la membrana, enviando una avalancha de átomos cargados que alteraron radicalmente el entorno interno de la célula. Después de 90 minutos, el 40 por ciento de la población bacteriana se despolarizó de esta manera.
“Cuando lees este artículo, piensas para ti mismo… ‘¿Qué?’ Este es un mecanismo tan extraño”, dice El biólogo molecular de la Universidad de Rochester, John Lueck, que no participó en la investigación.
“Es realmente impresionante que el equipo identificara esta proteína similar a un poro que no se parece a nada más que hayamos visto antes”, dijo. dice. “Esto es emocionante porque en la ciencia, cuando rascas la superficie, a menudo descubres que hay un mundo completamente nuevo detrás”.
Este artículo fue publicado en Ciencia.