Durante décadas, los científicos han estado desconcertados sobre cómo ciertos virus llamados fagos pueden infectar y desarmar bacterias patógenas, proporcionando una defensa natural potencial contra las infecciones bacterianas. Ahora, investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han resuelto este misterio, descubriendo los mecanismos moleculares detallados mediante los cuales los fagos neutralizan las defensas de estas bacterias que causan enfermedades. Sus hallazgos, publicados en la revista Nature Structural &Molecular Biology, arrojan luz sobre un aspecto fundamental de la biología de los fagos y abren nuevas vías para explorar terapias basadas en fagos para combatir infecciones bacterianas. "Este es un gran avance en nuestra comprensión de cómo los fagos interactúan con las bacterias", dijo Jennifer Doudna, premio Nobel y bioquímica de la Universidad de California en Berkeley, quien dirigió el equipo de investigación. "Finalmente hemos descubierto el secreto de cómo los fagos pueden eludir los mecanismos protectores de las bacterias patógenas y destruirlas eficazmente". En el corazón de este mecanismo se encuentra un sistema molecular de "llave y cerradura". Las bacterias patógenas poseen estructuras proteicas únicas llamadas sistemas CRISPR-Cas que actúan como defensas inmunes contra virus invasores. Estos sistemas identifican y atacan el material genético de los virus, impidiendo su replicación y protegiendo a las bacterias de la infección. Sin embargo, los fagos han desarrollado una contramedida inteligente. Producen proteínas especializadas conocidas como anti-CRISPR, que se unen específicamente a la maquinaria CRISPR-Cas de la bacteria y la bloquean. Al neutralizar este sistema de defensa, los fagos toman ventaja y pueden infectar y replicarse con éxito dentro de la bacteria. Utilizando una combinación de técnicas bioquímicas, estructurales y genéticas, los investigadores identificaron las interacciones precisas entre las proteínas anti-CRISPR y los componentes CRISPR-Cas. Mostraron cómo estas proteínas anti-CRISPR imitan las secuencias de ADN a las que se dirige el sistema CRISPR-Cas, actuando como señuelos que distraen y vuelven ineficaz el mecanismo de defensa. "Es como si los fagos estuvieran usando una llave maestra para desbloquear el sistema de seguridad de la bacteria", explicó el autor principal Benjamin Rauch, investigador postdoctoral en el laboratorio de Doudna. "Al imitar los objetivos de ADN del sistema CRISPR-Cas, las proteínas anti-CRISPR engañan a las bacterias y crean una ventana de oportunidad para que el fago tome el control". Comprender este mecanismo molecular también tiene implicaciones importantes para el desarrollo de terapias basadas en fagos, conocidas como terapia con fagos. Los fagos han ido ganando atención como posibles alternativas a los antibióticos, ofreciendo una forma de atacar y destruir bacterias patógenas específicas sin dañar las bacterias intestinales beneficiosas. Al diseñar fagos para transportar cargas terapéuticas o mejorar su capacidad para superar las defensas bacterianas, el conocimiento adquirido en este estudio podría contribuir al desarrollo de terapias con fagos más efectivas. Los fagos son particularmente prometedores para el tratamiento de infecciones bacterianas que se han vuelto resistentes a los antibióticos tradicionales, ofreciendo una esperanza renovada en la lucha contra los patógenos resistentes a los medicamentos. En el futuro, los investigadores planean investigar las implicaciones más amplias de estos hallazgos y explorar las aplicaciones potenciales de las proteínas anti-CRISPR en diversos entornos biotecnológicos y terapéuticos. Al descubrir los secretos de las interacciones entre fagos y bacterias, esperan aprovechar el poder de estos agentes biológicos naturales para combatir algunos de los desafíos de salud globales más urgentes.