El nuevo estudio publicado en célula huésped y microbio sugiere que algunas proteínas anti-CRISPR están más extendidas en la naturaleza de lo que se había anticipado previamente. Estos anti-CRISPR pueden potencialmente usarse para regular mejor la actividad de los sistemas CRISPR-Cas9 en el futuro.
Los sistemas CRISPR son sistemas inmunes bacterianos que permiten a la bacteria combatir los virus infecciosos fagos de forma selectiva.
Debido a su naturaleza programable, los sistemas CRISPR, y en particular Cas9, se están implementando ampliamente en la industria de las ciencias de la vida con el potencial de ofrecer terapias genéticas innovadoras, nuevos antibióticos y terapias contra la malaria.
Curiosamente, los fagos han desarrollado proteínas anti-CRISPR para superar los sistemas CRISPR bacterianos en la carrera armamentista evolutiva entre virus y bacterias. Estas proteínas inhiben rápidamente el sistema de defensa de la bacteria huésped dejando la bacteria vulnerable a la infección.
A pesar de su importancia biológica significativa, hasta ahora solo se han descubierto unas pocas proteínas anti-CRISPR en un subconjunto muy específico de bacterias. Las proteínas actuales anti-CRISPR no son abundantes en la naturaleza y se han identificado al estudiar el ADN delos fagos que fueron capaces de infectar bacterias que albergan CRISPR-Cas9. Utilizando este método, uno se basa en poder cultivar bacterias y en fagos que pueden infectar y evitar la vigilancia del sistema CRISPR Cas9 endógeno.
"Utilizamos un enfoque diferente que se centró en la actividad funcional anti-CRISPR en lugar de la similitud de la secuencia de ADN. Este enfoque nos permitió encontrar anti-CRISPR en bacterias que no necesariamente pueden ser cultivadas o infectadas con fagos. Y los resultados son realmenteemocionante ", dice Ruben Vázquez Uribe, Postdoc en el Centro de Biosustentabilidad DTU de la Fundación Novo Nordisk.
Los investigadores identificaron los genes anti-CRISPR utilizando el ADN total de cuatro muestras fecales humanas, dos muestras de suelo, una muestra fecal de vaca y una muestra fecal de cerdo. El ADN se cortó en trozos más pequeños y se expresó al azar en un plásmido dentro de uncélula bacteriana. Esta célula contenía un circuito genético para la selección de actividad anti-CRISPR. En resumen, esto significaba que las células que contenían un plásmido con un potencial gen anti-CRISPR se volverían resistentes a cierto antibiótico. Por el contrario, las células en las queel plásmido no confirió que la actividad anti-CRISPR moriría. Con este sistema, los investigadores pudieron detectar y seleccionar fácilmente el ADN con actividad anti-CRISPR y rastrearlo hasta su origen.
Utilizando este enfoque de biblioteca metagenómica, los científicos pudieron identificar once fragmentos de ADN que eludieron la actividad de Cas9.
Una caracterización adicional podría confirmar la actividad de cuatro nuevos anti-CRISPR. El análisis filogenético reveló que los genes identificados en las muestras fecales están presentes en bacterias que se encuentran en múltiples entornos, por ejemplo, en bacterias que viven en el intestino, el agua de mar y los alimentos de los insectos.Esto muestra que los genes recién descubiertos se propagan en muchas ramas bacterianas en el árbol de la vida y, en algunos casos, con evidencia de que algunos de estos genes se han transferido horizontalmente varias veces durante la evolución.
"El hecho de que los anti-CRISPR que descubrimos sean tan abundantes en la naturaleza sugiere que son muy útiles y tienen un gran significado desde una perspectiva biológica", dice Morten Sommer, Director Científico y Profesor del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo NordiskDTU.
Estos hallazgos sugieren que los anti-CRISPR podrían desempeñar un papel mucho más importante en la interacción entre el fago y el huésped de lo que se ha sugerido anteriormente.
Estudios anteriores en este campo han demostrado que las proteínas anti-CRISPR pueden usarse para reducir errores, como cortar el ADN en sitios fuera del objetivo, cuando se realiza la edición del genoma en el laboratorio.
"Hoy en día, la mayoría de los investigadores que usan CRISPR-Cas9 tienen dificultades para controlar el sistema y la actividad fuera del objetivo. Por lo tanto, los sistemas anti-CRISPR son muy importantes, porque desea poder encender y apagar su sistema para probar la actividad.Por lo tanto, estas nuevas proteínas podrían ser muy útiles ", dice Morten Sommer.
Los investigadores descubrieron que las cuatro nuevas proteínas anti-CRISPR parecen tener rasgos y propiedades diferentes. En el futuro, será muy emocionante investigar más a fondo.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Dinamarca . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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