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La inmunidad de las CRISPR en la vida real

La lucha por la supervivencia entre el anfitrión y el parásito está plagada de mecanismos de resistencia que se han vuelto ineficaces debido a sistemas que han evolucionado para evadir o evitar el sistema inmunitario. La lucha entre una bacteria que puede causar neumonía y sus virus es un ejemplo claro de la evolución de la resistencia.
La inmunidad de las CRISPR en la vida real
Los virus constituyen el parásito por antonomasia; como no cuentan con mecanismos para la propia producción de proteínas, se apropian del ADN de un anfitrión para reproducirse y propagarse. Sin embargo, mediante la evolución, las bacterias han ideado mecanismos de resistencia, de los que probablemente el sistema CRISPR/Cas sea el último que se ha estudiado.

El proyecto PROTECT (Prokaryotic evolution of CRISPR targeting), financiado con fondos europeos, ha investigado la importancia biológica del sistema CRISPR/Cas en la Pseudomonas aeruginosa en condiciones ecológicas reales. A pesar del profundo conocimiento de la bioquímica del sistema, su relevancia evolutiva frente a virus infecciosos, bacteriófagos, etc., sigue siendo relativamente desconocida.

Los científicos del proyecto observaron los efectos de la competencia entre las bacterias y los bacteriófagos DMS3 en entornos con abundancia y escasez de nutrientes por medio de mutantes con genes suprimidos del sistema CRISPR-Cas. Como era de esperar, debido a los distintos «costes», es preferible el sistema CRISPR-Cas con poca exposición a bacteriófagos. Sin embargo, con una exposición alta, la inmunidad provocada por la modificación de la superficie es mejor desde el punto de vista de la supervivencia.

Un resultado sorprendente fue que, después de setecientas generaciones de bacterias, la evolución concertada fue muy breve y el bacteriófago se extinguió rápidamente. Según modelos anteriores, la resistencia vinculada a los sistemas CRISPR debería favorecer la supervivencia tanto del anfitrión como del parásito cuando el virus evoluciona para superar su su sistema inmunitario. Sin embargo, tomando como referencia el análisis teórico y los experimentos, los investigadores concluyeron que, para este efecto, sería necesaria la especificidad del proceso de infección junto con una alta diversidad de alelos en el sistema CRISPR.

Los científicos también observaron la dinámica y la secuencia de los espaciadores en el locus CRISPR en el que se integran secuencias de ADN para proporcionar inmunidad en secuencias específicas. La secuenciación reveló una duplicación del espaciador y una pérdida ocasional de material genético durante el experimento de evolución concertada.

La breve evolución concertada de las bacterias y sus bacteriófagos indica que existe una incapacidad de superar la inmunidad del sistema CRISPR por mutación individual. Los investigadores señalan que es preferible la evolución de proteínas anti-CRISPR para bloquear este sistema inmunitario específico.

El equipo de PROTECT ha difundido su trabajo en multitud de artículos publicados en revistas de gran renombre, como Current Biology y Nature Reviews Microbiology. Las investigaciones realizadas en el marco del proyecto parecen prometedoras para combatir la resistencia a los antimicrobianos y en la terapia contra los bacteriófagos.

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Palabras clave

CRISPR, virus, Pseudomonas aeruginosa, bacteriófagos, evolución concertada
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