Ir al contenido principal

El sistema inmunológico de las bacterias II

Hace un par de meses describimos como funcionaba el sistema inmune de las bacterias por medio del sistema de agrupación de pequeñas regiones palindrómicas regularmente espaciadas, mas conocido como CRISPR (por sus siglas en inglés). En aquel artículo vimos la función de una de las proteínas cas, la cual está encargada de hacer el corte de las pequeñas secuencias de ARN derivadas del CRIPSR (ARNcr) para silenciar el ADN invasor, por ejemplo, de un fago.

El día de hoy se publicó en Nature algo más sobre este sistema. La forma básica de un sistema CRISPR esta conformado por pequeñas secuencias repetidas separadas por secuencias no repetidas llamadas espaciadores. Son estos espaciadores los responsables del reconocimiento del ADN foráneo ya que, si encuentran secuencias complementarias en el fago (proto-espaciadores), lo silenciarán  y protegerán a la bacteria de esta infección.

CRISPR

Si la bacteria es infectada por un fago para el cual no tiene un espaciador, la bacteria sucumbirá ante la infección y morirá. Pero, los investigadores observaron que un pequeño número de estas bacterias tiene la capacidad de “robar” pequeños fragmentos del ADN foráneo e insertarlo en su sistema CRISPR, convirtiéndolos en espaciadores y adquiriendo resistencia para futuras infecciones.

Una de las cosas interesantes que encontré en este trabajo fue que este sistema CRISPR también actúa sobre los plásmidos, regulando su número y estabilidad dentro de las bacterias. Los investigadores liderados por la Dra. Josiane Garneau de la Universidad de Laval en Québec, Canadá, usaron sepas de Streptococcus thermophilus, y observaron que el sistema CRISR/Cas actúa tanto sobre el ADN de hebra doble del plásmido como del fago. Pero, lo más sorprendente fue que habían cepas que eran parcialmente resistentes a los plásmidos y que podían acumular plásmidos de hebra simple, los cuales se perdían después de un número determinado de generaciones.

Los investigadores también encontraron dos genes cas relacionados con el sistema CRISPR. Cas5 estaba envuelto en la interferencia de los ARNcr con el ADN foráneo, mientras que cas7 estaba relacionado con la adquisición de espaciadores. Así que cuando se inactivaba el gen cas5 la bacteria restablecía su sensibilidad a los fagos y los plásmidos permanecía circulares. Cuando cas7 era inactivado, la bacteria era sensible a futuras infecciones por parte de los fagos pero sí tenía la capacidad de formar plásmidos lineares.

Los investigadores también determinaron la importancia de la orientación de los proto-espaciadores y la especificidad por las secuencias, especialmente del extremo 3’, ya que observaron que en el extremo 5’ no había complementariedad con la secuencia del espaciador, pero aún así no perdía su actividad de silenciar el ADN foráneo. Estos mecanismos ayudan a explicar también la carencia natural de plásmidos en las cepas de S. thermophilus.

Como podemos ver, el sistema CRISPR/Cas es de vital importancia para las bacterias ya que actúa como si fuera un sistema inmune, sin embargo, también vemos que puede afectar la adquisición de plásmidos, los cuales podría cargar genes de resistencia a antibióticos, los cales podrían también beneficiar al microorganismo.

Referencias:

ResearchBlogging.orgGarneau, J., Dupuis, M., Villion, M., Romero, D., Barrangou, R., Boyaval, P., Fremaux, C., Horvath, P., Magadán, A., & Moineau, S. (2010). The CRISPR/Cas bacterial immune system cleaves bacteriophage and plasmid DNA Nature, 468 (7320), 67-71 DOI: 10.1038/nature09523

Imagen: Sontheimer EJ & Marraffini LA. Slicer for DNA. doi: 10.1038/468045a

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Pruebas rápidas y moleculares para COVID-19

Desde que se anunció la adquisición de más de un millón de "pruebas rápidas" para detectar personas con COVID-19, a fines de marzo, estuvieron en el ojo de la tormenta. Diversos científicos se manifestaron a favor o en contra de ellas, tanto en televisión como en redes sociales. El público general también tomó posición, más basada en simpatías políticas que en ciencia. Aquí les hago un resumen para entender de qué va todo esto.
Definamos conceptos "Pruebas moleculares" es un nombre genérico empleado para referirnos a los análisis basados en ácidos nucleicos, que puede ser de ADN o ARN. Por ejemplo, una prueba de paternidad es una prueba molecular. Se analiza el ADN del presunto padre y del hijo(a), para ver si comparten los mismos marcadores genéticos (fragmentos de ADN que son heredados). En el caso del coronavirus (SARS-CoV-2), la prueba molecular detecta marcadores genéticos en su ARN (otra molécula que también puede codificar la información genética).

La prueb…

¿Qué fue del estudio más grande sobre la seguridad de los transgénicos?

La tarde del 11 de noviembre de 2014, en un hotel londinense, se anuncia el lanzamiento de "Factor GMO", el experimento a largo plazo más extenso y detallado jamás realizado sobre un alimento transgénico y su plaguicida asociado.


Con un costo estimado de 25 millones de dólares, el estudio buscaba aportar —con una solidez sin precedentes— valiosa información para permitir a las autoridades reguladoras, los gobiernos y la población general, responder si es seguro el consumo de Organismos Genéticamente Modificados (OGM) o la exposición a su herbicida asociado en condiciones reales.

El experimento —que se llevaría a cabo en un laboratorio secreto en el territorio ruso para evitar cualquier injerencia externa— consistía en someter a 6.000 ratas de laboratorio a diversas dietas basadas en el maíz transgénico NK603 y su herbicida asociado (RoundUp), cuyo principio activo es el glifosato. Es similar al famoso estudio realizado Guilles-Eric Seralini, pero a mayor escala. Solo para re…

Cuando los antioxidantes promueven el cáncer

Hemos comentado muchas veces que las Especies Reactivas del Oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés) están involucrados con el envejecimiento y con el desarrollo del cáncer. Esto se debe a que los ROS son altamente reactivos, por lo tanto, son capaces de dañar el ADN generando mutaciones. Por suerte existen los antioxidantes, quienes son los encargados de atrapar los ROS y mantenerlos en niveles que no generen daño alguno. Sin embargo, un grupo internacional de investigadores liderados por la Dra. Gina DeNicola del Instituto de Investigaciones de Cambridge revelaron que el factor de transcripción encargado de activar los genes que nos protegen de los ROS, también puede favorecer el desarrollo de ciertos tumores según un artículo publicado ayer en Nature.Normalmente, cuando las células son sometidas a un estrés fisiológico o sufren de algún tipo de daño genético, se activan una serie de genes y factores de transcripción que, de manera coordinada, regulan el funcionamiento de la célula, …