CRISPR y crRNA

Las bacterias se enfrentan continuamente a infecciones de bacteriófagos, virus que infectan a las bacterias.

Para hacer frente a esta amenaza, las bacterias han desarrollado un sofisticado sistema de inmunidad adaptativa conocido como sistema CRISPR-Cas para destruir el ADN de los bacteriófagos, en caso de reinfección.

Este sistema implica tres procesos diferentes: la incorporación del segmento de ADN del bacteriófago en el genoma bacteriano, la producción del ARN CRISPR y la proteína Cas, y la escisión del ADN del bacteriófago mediada por ARN-Cas CRISPR.

Cuando un bacteriófago ataca, se adhiere a la superficie de la célula bacteriana e inserta su ADN en la bacteria, que luego es escindido por el sistema bacteriano.

A continuación, se añade un segmento corto del ADN del bacteriófago a regiones específicas del genoma bacteriano, llamadas CRISPR, repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente entre sí. Se trata de regiones genómicas en las que las repeticiones de secuencias bacterianas se intercalan con las secuencias espaciadoras cortas y variables de diferentes bacteriófagos.

Estas secuencias espaciadoras sirven de memoria para las bacterias de todos los bacteriófagos que han atacado previamente. Las bacterias utilizan secuencias espaciadoras para identificar y destruir rápidamente el ADN de un tipo particular de bacteriófago si vuelve a atacar.

Las transcripciones de la región CRISPR se procesan para producir moléculas de ARN CRISPR, de alrededor de 30 nucleótidos de largo, que contienen la secuencia espaciadora y la secuencia de repetición bacteriana cercana.

Los sistemas asociados a CRISPR o Cas codifican la proteína Cas. Esta proteína Cas luego se asocia con la molécula de ARN CRISPR para formar un complejo de ribonucleoproteínas.

Cuando el mismo tipo de bacteriófago ataca de nuevo, su ADN es reconocido por su secuencia espaciadora específica presente en el ARN CRISPR. La proteína Cas asociada, ya sea sola o con la ayuda de múltiples proteínas, corta ambas hebras del ADN del bacteriófago.

Los principios del sistema CRISPR-Cas y sus componentes se pueden utilizar para eliminar o modificar cualquier gen de un organismo utilizando su ARN guía complementario.

Diferentes tipos del sistema CRISPR-Cas están presentes en bacterias y arqueas. Entre ellos, el sistema CRISPR-Cas9 es uno de los más estudiados y ampliamente utilizados para diferentes aplicaciones prácticas, ya que se puede reprogramar de manera fácil y efectiva para dirigirse a diferentes genes.