Algunos microbios pueden formar recuerdos, aunque, inconvenientemente para los científicos que estudian el proceso, no lo hacen con mucha frecuencia.
Los investigadores de la Universidad Rockefeller y sus colegas de la Universidad de California, Berkeley, han encontrado una forma de hacer que las bacterias codifiquen los recuerdos con mucha más frecuencia. Su descubrimiento se describió el 22 de diciembre célula molecular .
"CRISPR, el sistema inmune adaptativo que se encuentra dentro de muchas bacterias, recuerda los virus al almacenar fragmentos de su ADN. Pero en la naturaleza, estos eventos de registro ocurren raramente", dice el autor principal Luciano Marraffini, jefe del Laboratorio de Bacteriología.
"Hemos identificado una única mutación que hace que las células bacterianas adquieran recuerdos genéticos de virus 100 veces más frecuentemente que lo que lo hacen naturalmente", agrega. "Esta mutación proporciona una herramienta poderosa para experimentos en nuestro laboratorio y en otros lugares, y podría facilitarla creación de dispositivos de almacenamiento de datos basados en ADN "
Si un virus que el sistema CRISPR de una bacteria ha registrado aparece nuevamente, se envía una enzima conocida como Cas9 para destruirlo. La precisión del sistema ya lo ha convertido en una herramienta importante para editar genomas, y los científicos están buscando otras posibles aplicaciones.
Para el estudio actual, el equipo introdujo mutaciones al azar en el gen de Cas9 y descubrió que una de ellas incita a las bacterias a adquirir recuerdos genéticos más fácilmente. En condiciones normales, si los investigadores exponen 100,000 células bacterianas al mismo virus potencialmente mortal, solonormalmente se adquiere un fragmento de ADN que podría permitirle sobrevivir a un ataque futuro. En las células diseñadas para transportar esta nueva mutación, la proporción aumenta a uno de cada 1,000.
La mutación se convirtió rápidamente en útil para casi todos los proyectos en curso en el laboratorio de Marraffini. Trabajando con microbios cuyas memorias genéticas se han mejorado de esta manera, los científicos pueden generar muchos más datos sobre varios aspectos de CRISPR.
Puede haber otras aplicaciones, aunque algunas están muy lejos en el horizonte. Algunos biólogos sintéticos, científicos que diseñan y construyen máquinas biológicas novedosas piensan que un sistema similar a CRISPR podría adaptarse para capturar información sobre la actividad de las neuronas,cómo responden las células a los estímulos ambientales, o la trayectoria de las metástasis de las células cancerosas. Aunque quedan muchos obstáculos para el desarrollo de un sistema de registro basado en CRISPR, esta mutación podría hacerlo más realista, dicen los investigadores.
El descubrimiento también plantea una pregunta: si esta mutación hace que las bacterias sean más capaces de defenderse, ¿por qué no han evolucionado para transportarla de forma natural? "Hay una compensación con CRISPR", explica el primer autor Robert Heler, un graduadoestudiante en el laboratorio. Aunque el sistema defiende las células, a veces puede fallar al adquirir fragmentos de ADN de su huésped en lugar de un virus invasor, lo que lleva a la célula a suicidarse ". A menos que sean sometidos por un volumen extremadamente alto de virus que requierenUna potente defensa CRISPR-Cas, los microbios sin la mutación tienen una ventaja de supervivencia porque son menos propensos a este tipo de suicidio ", dice Heler.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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