Imagen de bacterias y virus encerrados en una carrera armamentista.
Para muchas bacterias, una línea de defensa contra la infección viral es un sofisticado "sistema inmune" guiado por ARN llamado CRISPR-Cas. En el centro de este sistema hay un complejo de vigilancia que reconoce el ADN viral y desencadena su destrucción. Sin embargo, los viruspuede contraatacar y deshabilitar este complejo de vigilancia utilizando proteínas "anti-CRISPR", aunque nadie ha descubierto exactamente cómo funcionan estos anti-CRISPR, hasta ahora.
Por primera vez, los investigadores han resuelto la estructura de las proteínas virales anti-CRISPR unidas a un complejo de vigilancia bacteriana CRISPR, revelando precisamente cómo los virus incapacitan el sistema de defensa bacteriano. El equipo de investigación, codirigido por el biólogo Gabriel C. Lander deEl Instituto de Investigación Scripps TSRI descubrió que las proteínas anti-CRISPR funcionan al bloquear la capacidad de CRISPR para identificar y atacar el genoma viral. Una proteína anti-CRISPR incluso "imita" el ADN para arrojar la máquina de detección guiada por CRISPR.
"Es sorprendente lo que hacen estos sistemas para enfrentarse entre sí", dijo Lander. "Todo vuelve a esta carrera armamentista evolutiva".
La nueva investigación, codirigida por Blake Wiedenheft de la Universidad Estatal de Montana, se publicó recientemente en la revista Celda . Si los complejos CRISPR suenan familiares, eso es porque están a la vanguardia en una nueva ola de tecnologías de edición del genoma. CRISPR se pronuncia "más nítido" significa "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entre espacios". Los científicos han descubierto que puedenaproveche la capacidad natural de CRISPR para degradar secciones de ARN viral y use sistemas CRISPR para eliminar genes no deseados de casi cualquier organismo.
"Aunque CRISPR-Cas9 es el sistema CRISPR de 'celebridad', existen 19 tipos diferentes de sistemas CRISPR, cada uno de los cuales puede tener ventajas únicas para la ingeniería genética. Son un recurso masivo y sin explotar", dijo Lander.aprendemos sobre las estructuras de estos sistemas, cuanto más podamos aprovecharlas como herramientas de edición del genoma "
Utilizando una técnica de imágenes de alta resolución llamada microscopía crioelectrónica, los investigadores descubrieron tres aspectos importantes de los sistemas CRISPR y anti-CRISPR.
Primero, los investigadores vieron exactamente cómo el complejo de vigilancia CRISPR analiza el material genético de un virus para ver dónde debe atacar. Las proteínas dentro del complejo envuelven el ARN CRISPR como una mano que agarra, exponiendo secciones específicas de ARN bacteriano. Estas secciones de ARNescanear ADN viral, buscando secuencias genéticas que reconozcan.
"Este sistema puede leer rápidamente grandes cantidades de ADN y alcanzar con precisión su objetivo", dijo Lander. Si el complejo CRISPR identifica un objetivo de ADN viral, la máquina de vigilancia recluta otras moléculas para destruir el genoma del virus.
Luego, los investigadores analizaron cómo las proteínas anti-CRISPR virales paralizan el complejo de vigilancia. Descubrieron que un tipo de proteína anti-CRISPR cubre la sección expuesta del ARN CRISPR, evitando así que el sistema CRISPR escanee el ADN viral.
"Estas proteínas anti-CRISPR evitan que las bacterias reconozcan el ADN viral", explicó Lander. Llamó a estas proteínas anti-CRISPR "excepcionalmente inteligentes" porque parecen haber evolucionado para apuntar a una pieza crucial de la maquinaria CRISPR. Si las bacteriassi mutaran esta maquinaria para evitar ataques virales, el sistema CRISPR dejaría de funcionar. "Los sistemas CRISPR no pueden escapar de estas proteínas anti-CRISPR sin cambiar completamente el mecanismo que utilizan para reconocer el ADN", dijo.
Otra proteína anti-CRISPR usa un truco diferente. Según su ubicación y carga negativa, los investigadores creen que esta proteína anti-CRISPR actúa como un imitador de ADN, engañando a CRISPR para que se una a esta proteína inmovilizante, en lugar de un ADN viral invasor.
"Estos hallazgos son importantes porque sabíamos que las proteínas anti-CRISPR estaban bloqueando las defensas bacterianas, pero no teníamos idea de cómo", dijo Lander.
Los investigadores creen que esta nueva comprensión de las proteínas anti-CRISPR puede eventualmente conducir a herramientas más sofisticadas y eficientes para la edición de genes. Quizás las proteínas anti-CRISPR se puedan usar en los sistemas CRISPR para colapsar y bloquear la edición de genes, o los investigadores podrían degradarproteínas anti-CRISPR para activar la edición de genes. "Eso podría funcionar como un interruptor de encendido y apagado para CRISPR", dijo Lander.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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