La investigación de dos microbiólogos de la Universidad Estatal de Montana sobre cómo las bacterias rechazan los ataques de los virus se incluye en un nuevo artículo publicado en la revista científica Naturaleza .
Blake Wiedenheft, profesor asistente de microbiología e inmunología en la Facultad de Agricultura y Facultad de Letras y Ciencia, y el estudiante graduado Paul BG van Erp se unió a investigadores de las universidades de Cornell y Johns Hopkins para ser coautores del artículo, "Base estructural para promiscuosReconocimiento PAM en tipo IE Cascade de E. coli ", publicado en línea el 10 de febrero.
"Las bacterias contraen infecciones virales al igual que los humanos", dijo Wiedenheft. "Recientemente descubrimos que las bacterias tienen sistemas inmunes sofisticados, llamados CRISPR, y nuestro trabajo apunta a comprender cómo funcionan estos sistemas inmunes".
Los científicos han sabido durante años que las bacterias tienen la capacidad de combatir los virus invasores, pero consideran que su sistema inmunitario es relativamente primitivo. Sin embargo, el descubrimiento en los últimos años de CRISPR, un acrónimo de "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entre espacios"cambió esa percepción.
"Los CRISPR proporcionan una memoria molecular de los virus encontrados anteriormente, que se utiliza para montar rápidamente una respuesta inmune en encuentros posteriores con un agente infeccioso", dijo Wiedenheft. "Esto es conceptualmente similar a nuestro propio sistema inmunológico".
"Una publicación en Naturaleza es un logro importante para Blake y nuestro estudiante graduado, Paul ", dijo Nicol C. Rae, decano de la Facultad de Letras y Ciencia." Esto confirma que es uno de nuestros destacados miembros de la facultad junior en ciencias biomédicas ".
"La investigación de Blake está a la vanguardia de una de las áreas más emocionantes de la ciencia, y aunque está al principio de su carrera, es uno de los líderes internacionales en este campo", dijo Mark Jutila, jefe del Departamento de MSUde Microbiología e Inmunología. "Blake es parte de un grupo emocionante de nuevos miembros de la facultad en el departamento que han ampliado enormemente las oportunidades de investigación de vanguardia para los estudiantes y otros aprendices".
La investigación publicada en Nature saca a la luz una comprensión de cómo los CRISPR diferencian el ADN del virus de su propio material genético. Sin esta capacidad, las medidas antivirales dañarían la célula huésped.
"Apuntar al ADN extraño almacenado en el genoma bacteriano daría como resultado una reacción autoinmune que mataría o al menos enfermaría a la bacteria", dijo Wiedenheft. "El trabajo en este documento explica cómo el sistema inmune en Escherichia coliE. coli diferencia entre el propio material genético de la bacteria y el del virus "
"Esta colaboración con científicos de las universidades de Cornell y Johns Hopkins fue una oportunidad fantástica para contribuir a un creciente cuerpo de literatura dirigido a comprender los mecanismos de detección de ADN. Esta colaboración sienta las bases para algunos de mis futuros trabajos en esta área,"dijo van Erp.
Para comprender cómo estos sistemas inmunes distinguen el ADN "propio" del "no propio", los investigadores utilizaron una técnica llamada cristalografía de rayos X para crear un plano detallado del complejo de vigilancia del sistema inmunitario al tiempo que reconocen un fragmento de ADN extraño.
"Estos planos, que son conceptualmente similares al plano de un constructor, explican cómo funcionan estas máquinas biológicas", dijo Wiedenheft. "Ahora estamos tratando de usar estos planos para diseñar este sistema para aplicaciones novedosas que la Madre Naturaleza nunca esperó".
Comprender cómo funcionan los CRISPR en bacterias ha llevado a una nueva tecnología transformadora que tiene profundas implicaciones en biotecnología y en medicina. En bacterias, los CRISPR se unen y cortan el ADN extraño, evitando que establezca una infección en las células bacterianas. Entendiendo precisamente cómoEste sistema funciona ha permitido a los científicos "reutilizar estos sistemas de escisión de ADN para realizar cirugía en el ADN", dijo Wiedenheft.
"Los sistemas CRISPR ahora se han trasladado a las células humanas, y ahora podemos programar estos sistemas para cortar y reparar el ADN defectuoso en las células humanas", dijo.
Estas tecnologías tienen el potencial de ser utilizadas de manera que puedan eliminar enfermedades genéticas, como la distrofia muscular y la fibrosis quística. Ya existen grandes inversiones comerciales en aplicaciones CRISPR en los Estados Unidos y en el extranjero.
"Con el apoyo de la Universidad Estatal de Montana y los Institutos Nacionales de Salud y la participación de estudiantes graduados talentosos como Paul [BG van Erp], mi laboratorio ha ayudado a explicar cómo funcionan estos sistemas", dijo Wiedenheft. "Y saber cómo funcionanes un primer paso crítico para reprogramarlos para nuevas aplicaciones "
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Montana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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