Una nueva investigación de Cornell ofrece información sobre una línea de sistemas CRISPR, que podría conducir a prometedoras herramientas antivirales y de ingeniería de tejidos en animales y plantas.

La investigación de Ailong Ke, profesora Robert J. Appel de biología molecular y genética en la Facultad de Artes y Ciencias, y Stan J.J. Brouns de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, se centra en un sistema Caspase guiado por ARN CRISPR recientemente descubierto, también conocido como Craspase.

Los sistemas CRISPR-Cas son nucleasas guiadas por ARN en bacterias que escinden el ADN viral o los objetivos de ARN en ubicaciones precisas para permitir potentes aplicaciones de edición del genoma. Las caspasas son una familia de proteasas que controlan la muerte celular programada en animales, incluidos los humanos. Un hallazgo reciente de que las proteínas similares a las caspasas podrían asociarse con CRISPR-Cas electrificó a la comunidad científica. Estas caspasas guiadas por CRISPR recibieron un nuevo nombre, Craspase.

"Por un lado, esta asociación fue totalmente inesperada y apunta a nuevos modos de acción antiviral en las bacterias", dijo Ke. "Por otro lado, podríamos usar un sistema como este para desarrollar muchas aplicaciones biotecnológicas y terapéuticas, si entendemos todos los artilugios dentro de esta maquinaria".

El artículo de los investigadores sobre el tema, "Craspase is a CRISPR RNA-guided, RNA-activated protease", se publicó el 24 de agosto en Science . Para este artículo, los investigadores utilizaron instantáneas de criomicroscopía electrónica de los sistemas Craspase para explicar cómo se escinden para apuntar al ARN y activan las enzimas proteasas, que pueden descomponer las proteínas.

"Estas instantáneas conducen a una película molecular de alta definición", dijo Ke. "Al observarlo de un lado a otro, sabemos con precisión cómo Craspase identifica un objetivo de ARN, cómo esto a su vez activa la proteasa, cuánto tiempo persiste la actividad y qué finalmente apaga la actividad de la proteasa. Comienzan a surgir ideas sobre cómo extraer energía de esta plataforma".

El coautor Chunyi Hu, asociado postdoctoral en el laboratorio de Ke, dijo que había un gran interés en el sistema Craspase. "Mucha competencia. Nosotros y nuestros colaboradores holandeses unimos nuestras fuerzas y trabajamos día y noche para resolver el rompecabezas", dijo Hu. "El proceso tiene un potencial emocionante porque el resultado de Craspase es proteína en lugar de degradación de ADN".

"Con otras tecnologías CRISPR, a uno le preocupa si las enzimas que usamos para editar nuestro ADN son lo suficientemente seguras, si puede haber daños colaterales o desviaciones", dijo Ke. "Con Craspase, podemos lograr muchos de los mismos resultados terapéuticos beneficiosos sin preocuparnos por la seguridad de nuestro genoma".

El trabajo informado en el documento también ayuda a los investigadores a comprender qué hace Craspase dentro de las células bacterianas, dijo Ke. "El trabajo de nuestros colaboradores mostró que es como un interruptor maestro:la escisión proteolítica desencadena una cascada de eventos en las células bacterianas que probablemente las mate eventualmente", dijo Ke. "Tenemos una respuesta parcial en este estudio. Todavía estamos investigando".

Esta investigación reciente también ayudará a los científicos a comprender las similitudes entre la muerte celular programada en las vías de las células humanas y el mismo proceso en las vías de las células bacterianas.

"Nos damos cuenta de que el mismo conjunto de proteasas (caspasas) controla las vías de muerte celular programada en ambos reinos de la vida", dijo Ke. "Esta observación reveló cuán arraigada está esta vía".

Además de profundizar en el lado funcional de este proceso, dijo Ke, el equipo pasará al lado de la aplicación, que podría incluir la ingeniería de tejidos en animales y la ingeniería agrícola. "Espero que más investigadores aprecien el potencial de este sistema y se unan", dijo Ke. "Todos pensamos en la nucleasa guiada por CRISPR como una herramienta para curar enfermedades genéticas, pero las proteasas guiadas por CRISPR podrían tener impactos para la biología de una manera mucho más amplia". + Explora más

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