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» » » Las muchas caras del sistema de defensa bacteriano


Referencia: Science.Daily.com, 30 de abril 2013


Incluso las bacterias tienen una especie de "sistema inmunológico" que ellas utilizan para defenderse de los intrusos no deseados, en su caso, los virus. Los científicos del Centro Helmholtz de Investigación de Infecciones (HZI) en Braunschweig, Alemania, estaban ahora en condiciones de demostrar que este sistema de defensa es mucho más diverso de lo que se pensaba y que tiene múltiples versiones. Su objetivo es utilizar las diversas versiones recién descubiertas del gen CRISPR-Cas para una manipulación selectiva de la información genética, en particular para fines médicos.

La función principal del sistema inmunológico humano es protegernos contra las bacterias invasoras, virus y otros patógenos. Para llevar a cabo su trabajo, el sistema se ha convertido en un conjunto muy complejo de células, mensajeros y moléculas anticuerpo capaces de reconocer a los diferentes patógenos, defendiéndonos contra ellos y almacenando esa información.

Pero hasta las propias bacterias se ven amenazadas por agentes patógenos: Ciertos virus, los bacteriófagos (literalmente, "comedores de bacterias"), se han especializado en invadir células bacterianas y proliferar dentro de ellas. Con el fin de deshacerse de estos invitados no deseados, muchas especies de bacterias hacen uso de un arsenal de moléculas que funciona con parecidos principios a los de un sistema inmune.

La enzima Cas reconoce las moléculas de ADN que contienen una información no auto-genética, por ejemplo, de los bacteriófagos, y los escinde por sitios específicos. Para reconocer estas moléculas, se requiere de una copia molecular de las secciones específicas, características del ADN extraño. Esta copia, una especie de "perfil molecular" del ADN bacteriófago o de cualquier otro material genético extraño, existe como ARN, un importante bloque de construcción celular, que se utiliza, entre otras cosas, como lugar de almacenamiento temporal de la información genética.

La plantilla para este perfil se almacena en los propios genes de la bacteria, especialmente en unas regiones que los científicos llaman CRISPR (que significa “pequeños palíndromos repetidos y agrupados en un interespaciado regular” o, más simplemente, la "disposición regular de pequeñas simetrías repetidas" en la secuencia de los bloques de construcción del ADN). Juntos, la enzima y el perfil de ARN, constituyen el sistema CRISPR-Cas.

Ahora, el grupo de trabajo de la profesora Emmanuelle Charpentier, ha rastreado el genoma de varios cientos de especies bacterianas en la búsqueda de genes CRISPR-Cas y ha hecho algunos descubrimientos. "Hemos sido capaces de identificar nuevos genes CRISPR-Cas en una buena cantidad de especies de bacterias", señala Charpentier, un investigador de HZI que también enseña en la Escuela de Medicina de Hannover (MHH). Entre estas especies hay temidos gérmenes como el Streptococcus pyogenes y el patógeno de la meningitis, Neisseria meningitidis. "Hemos identificado un número de estos genes con la ayuda de ordenadores, mediante el examen de secuencias de ADN conocidas de la bacteria en cuestión." La conclusión de Charpentier: "El sistema CRISPR no sólo está generalizado entre las bacterias, sino que también existe en una increíble variedad de diferentes versiones."

Conocer la existencia de estas versiones diferentes no sólo de interés académico, pero también puede ser tremendamente útil para la ingeniería genética: "El sistema CRISPR-Cas es capaz de cortar el ADN en sitios muy específicos", explica Charpentier. "La enzima Cas ya puede ser modificada de tal manera que se vuelva activa no sólo en las bacterias, sino también en cultivos de células animales y humanas". Si este tipo de enzima está específicamente equipado con nuevos’perfiles’ de ARN, escindirá el genoma de la célula en los sitios definidos con precisión. "Si después se utilizan los mecanismos específicos de reparación celular para reparar las hebras de ADN y conectar sus extremos sueltos, se puede introducir nuevas secciones específicas de genes en el ADN celular."

Esto abre opciones considerables para nuevas formas de terapia. "Estoy seguro de que la tecnología CRISPR-Cas tiene un enorme potencial", afirmó Charpentier. "Especialmente para aplicaciones médicas, como la terapia génica".


- Imagen: Aquí se muestran Pyogenes RohdeStreptococcus entrando en una célula, es uno de esos gérmenes cuyo sistema CRISPR-Cas han estudiado los científicos de Braunschweig. Crédito: © HZI.
- Fuente: Helmholtz Centre for Infection Research.
- Publicación: Krzysztof Chylinski, Anaïs Le Rhun, Emmanuelle Charpentier. The tracrRNA and Cas9 families of type II CRISPR-Cas immunity systems. RNA Biology, 2013.
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Editor del blog Pedro Donaire

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