A veces, la mejor defensa contra los invasores hostiles es una buena siesta larga. O al menos, esa estrategia parece funcionar para las bacterias.
En un nuevo estudio, descrito en Naturaleza , Los científicos de Rockefeller demostraron que los microbios bajo ataque viral convierten sus defensas no solo en sus enemigos, sino también en ellos mismos. Esta medida drástica, descubrieron los investigadores, no mata a las bacterias, sino que las envía a un estado latente que impideinfección por propagación
virus viciosos
Entre las bacterias, los virus llamados bacteriófagos son el enemigo público número uno.
Estos patógenos se propagan al inyectar su genoma en microbios desprevenidos, lo que eventualmente provoca la ruptura de la célula huésped, momento en el que se libera el fago de la progenie para infectar a otros miembros de una colonia bacteriana.
Para mitigar estos ataques, las bacterias desarrollaron mecanismos inmunes conocidos como CRISPR, o agruparon repeticiones palindrómicas cortas entre espacios regularmente, que, con la ayuda de las enzimas Cas asociadas, detectan y destruyen material genético extraño.
Los microbios tienen a su disposición muchos sistemas CRISPR diferentes, uno de los cuales llamó la atención de Luciano Marraffini debido a su estrategia única para defenderse de los intrusos. Mientras que la mayoría de las enzimas Cas destruyen el ADN viral, esta enzima en particular, Cas13, funciona al escindir el ARN.
"Dado que Cas13 se dirige al ARN, inicialmente se pensó que había evolucionado para impedir los fagos con genomas de ARN. El problema es que los fagos de ARN son extremadamente raros", dice. "Así que queríamos ver si podría haber evolucionado para servir a otrofunción."
En colaboración con Alexander Meeske, asociado posdoctoral de Helen Hay Whitney, Marraffini demostró que la activación de Cas13 en realidad protege a las bacterias de los fagos con genomas de ADN, que son mucho más comunes. Pero cómo, se preguntaron, podría una enzima que corta el ARN realmente defender a los microbios de estotipo de virus?
A través de una serie de experimentos, los investigadores descubrieron que Cas13 ayuda a las bacterias, irónicamente, al obstaculizarlas. Es decir, la enzima corta fragmentos de ARN del huésped, enviando a las bacterias a un estado latente, una fase de reposo amable en la que ellos microbios permanecen vivos pero no crecen. Esta estrategia funciona, dice Meeske, porque los virus necesitan ARN huésped para replicarse.
"Los fagos son parásitos: no tienen todos los elementos necesarios para su propagación, por lo que dependen del huésped", explica. "Y si la célula huésped no produce esos elementos, el fago no puede propagarse".
sin escape
Los investigadores también encontraron que Cas13 mata los virus más a fondo que otras enzimas Cas. Los sistemas CRISPR-Cas estándar son altamente específicos, cortan fragmentos de ADN que coinciden con una secuencia genética precisa. Y aunque esta especificidad puede ser una ventaja, tambiéncon un gran inconveniente: si un virus muta, CRISPR no puede reconocer al invasor, y el fago escapa sin escocés.
"Si un fago tiene una mutación de un solo punto en su secuencia objetivo, entonces el virus es invisible para Cas y la infección tendrá éxito", dice Marraffini. "Pero con Cas13 no vimos ningún mutante escapista".
Los investigadores atribuyen este magnífico poder de lucha contra el virus al hecho de que la latencia celular no se dirige a un virus en particular, sino que hace que sea imposible que se propague cualquier fago, incluidos los mutantes. Y aunque una siesta indefinida no parezcaGran parte de la vida de un microbio, Meeske señala que el beneficio real de Cas13 no radica en el nivel del individuo, sino de la comunidad bacteriana en su conjunto.
"El fago tiene una inyección para liberar su carga genética y replicarse", dice. "Entonces, si inyectan su genoma en un huésped que resulta ser inhóspito, la infección se detiene allí. El fago pierde y la colonia bacterianagana "
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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