Los bacteriófagos (fagos) son virus que infectan y se replican dentro de las bacterias. Los fagos abundan en el medio ambiente y desempeñan un papel crucial en la regulación de las poblaciones bacterianas. Las bacterias han desarrollado varios mecanismos de defensa para protegerse contra la infección por fagos. Un mecanismo de defensa descubierto recientemente implica el uso de sistemas CRISPR-Cas.
2. Sistemas CRISPR-Cas
Los sistemas CRISPR-Cas son sistemas inmunológicos adaptativos que se encuentran en bacterias y arqueas. Estos sistemas brindan protección contra la infección por fagos al atacar y destruir ácidos nucleicos extraños. Los sistemas CRISPR-Cas constan de dos componentes principales:matrices CRISPR y proteínas Cas.
- matrices CRISPR contienen secuencias cortas y repetitivas intercaladas con secuencias espaciadoras únicas. Estas secuencias espaciadoras se derivan de infecciones previas por fagos y sirven como registro de encuentros pasados con fagos.
- Proteínas Cas son responsables de reconocer y escindir ácidos nucleicos extraños. Cuando un fago infecta una bacteria, las proteínas Cas utilizan las secuencias espaciadoras en la matriz CRISPR para guiarlas hasta el ADN del fago. Luego, las proteínas Cas escinden el ADN del fago, impidiendo que el fago se replique y se propague.
3. Desarrollo de resistencia a fagos
El desarrollo de resistencia de fagos a través de sistemas CRISPR-Cas implica los siguientes pasos:
1. Infección inicial: Un fago infecta la bacteria y comienza a replicarse.
2. Adaptación CRISPR: La bacteria reconoce y captura una secuencia corta del ADN del fago. Esta secuencia se integra en la matriz CRISPR como un nuevo espaciador.
3. Expresión de la proteína Cas: Tras una infección posterior por un fago con ADN similar, se activa el sistema CRISPR-Cas y se expresan las proteínas Cas.
4. Reconocimiento de objetivos: Las proteínas Cas utilizan la secuencia espaciadora en la matriz CRISPR para identificar y unirse al ADN del fago.
5. Escisión del ADN: Las proteínas Cas escinden el ADN del fago en sitios específicos, interrumpiendo la replicación del fago y previniendo la infección.
4. Implicaciones y significado
El desarrollo de resistencia a los fagos a través de sistemas CRISPR-Cas tiene implicaciones importantes para el campo de la terapia con fagos, que utiliza fagos para controlar infecciones bacterianas. Los sistemas CRISPR-Cas pueden limitar la eficacia de la terapia con fagos al evitar que los fagos infecten y maten bacterias. Comprender cómo las bacterias utilizan los sistemas CRISPR-Cas puede ayudar a los investigadores a desarrollar estrategias para superar esta resistencia y mejorar la eficacia de la terapia con fagos.
