PUBLICADO EN 'SCIENCE'
Las tijeras de edición genómica incorpora elementos del ARN
JANO.es · 26 febrero 2016 12:21
Una investigación con participación de la Universidad de Murcia describe por primera vez un sistema basado en espaciadores que provienen de ácido ribonucleico y no de ADN, como el utilizado hasta ahora.
El sistema CRISPR-Cas es un mecanismo de defensa que utilizan las células simples, como las bacterias, para defenderse ante material genético extraño, por ejemplo un virus. Como si se tratara de un sistema de autovacuna microbiana, las bacterias capturan ADN del virus enemigo y lo incorporan a su genoma dentro de un sistema que se ha llamado CRISPR/Cas, y que consiste en secuencias genéticas repetidas, separadas por espaciadores.
"Esos espaciadores tienen su origen en el virus que previamente haya infectado a la bacteria. Cuando hay una nueva infección por el virus, ese ADN que se ha insertado se transcribe en un ARN –ácido ribonucleico presente en las células procariotas y eucariotas y único material genético de ciertos virus– y eso sirve de guía para que el material genético del virus que entra sea degradado”, explica a Sinc Antonio Sánchez-Amat, investigador en la Universidad de Murcia.
Sánchez-Amat publica junto a investigadores de las universidades de Stanford y Texas en Austin, Estados Unidos, un estudio en la revista Science en el que se describe un sistema de CRISPR-Cas en el que el espaciador que se incorpora no proviene de ADN de virus, sino de ARN. La investigación revela un nuevo mecanismo de transferencia de información genética desde ARN a ADN y abre así una puerta al estudio del ácido ribonucleico y de los virus que poseen este tipo de material genético.
“La novedad del trabajo reside en que es el primer sistema descrito en el cual el espaciador que se incorpora no proviene de ADN de virus sino que es ARN. El mundo del ARN es bastante más desconocido que el del ADN, y este nuevo mecanismo, que utiliza una información genética que está en forma de ácido ribonucleico, puede ayudarnos a entender las interacciones entre poblaciones bacterianas y virus, u otros elementos invasivos de ARN en ambientes naturales", concreta el investigador.
Una colaboración internacional
Para este artículo científico, el investigador español ha colaborado con el científico de la Universidad de Stanford Andrew Z. Fire, Premio Nobel en el año 2006 de Fisiología o Medicina junto a Craig C. Mello por el descubrimiento de la interferencia ARN. El equipo estadounidense decidió estudiar sistemas CRISPR-Cas en los que una proteína Cas está fusionada a un dominio retrotranscriptasa. Proteínas con este dominio catalizan la conversión de ARN a ADN.
Para lograrlo, los científicos de Stanford contactaron con el investigador de la Universidad de Murcia con el objetivo de analizar el sistema CRISPR presente en Marinomonas mediterranea, un microorganismo del agua de mar aislado en costas de la región de Murcia que lleva varios años siendo estudiado por el grupo español.
“Podrían haberse utilizado otros microorganismos como modelo, pero el Marinomonas era el único con este tipo de sistema del que existía el conocimiento adecuado sobre cómo cultivarlo y manipularlo genéticamente. En mi grupo hemos aislado el microorganismo, lo hemos clasificado taxonómicamente y hemos puesto a punto las técnicas moleculares que permiten su manipulación”, relata el científico.
Esta colaboración va más allá de este artículo y el grupo español continúa trabajando con las instituciones estadounidenses participantes en el estudio. “Ahora mismo la colaboración sigue activa. Trabajamos en la manipulación del sistema CRISPR-Cas en Marinomonas y estamos construyendo distintos mutantes de este microorganismo afectados en el proceso y en distintas proteínas del sistema Cas. También estamos interesados en el estudio de virus que puedan infectar a Marinomonas con el fin de avanzar en el conocimiento de este modelo de estudio del novedoso sistema CRISPR”, indica Sánchez-Amat.
El futuro del CRISPR
Para el científico de la Universidad de Murcia el futuro de esta herramienta genética es inmenso. Las aplicaciones prácticas, línea en la que ellos no trabajan, pueden llevar a la modificación genética de organismos superiores, con las correspondientes cuestiones éticas.
Sin embargo, su investigación apunta hacia otro camino: “Nuestro trabajo es interesante en relación a la parte inicial de la adquisición de espaciadores. Vamos a estudiar también la interferencia entre esos virus de ARN y el sistema CRISPR-Cas que hemos encontrado. Se abre una puerta nueva de investigación, porque todo lo que se había trabajado implicaba virus o plásmidos de ADN. El estudio del ARN permitirá descubrir más sobre los virus con este tipo de material genético, en gran medida desconocidos”, concluye.
"Esos espaciadores tienen su origen en el virus que previamente haya infectado a la bacteria. Cuando hay una nueva infección por el virus, ese ADN que se ha insertado se transcribe en un ARN –ácido ribonucleico presente en las células procariotas y eucariotas y único material genético de ciertos virus– y eso sirve de guía para que el material genético del virus que entra sea degradado”, explica a Sinc Antonio Sánchez-Amat, investigador en la Universidad de Murcia.
Sánchez-Amat publica junto a investigadores de las universidades de Stanford y Texas en Austin, Estados Unidos, un estudio en la revista Science en el que se describe un sistema de CRISPR-Cas en el que el espaciador que se incorpora no proviene de ADN de virus, sino de ARN. La investigación revela un nuevo mecanismo de transferencia de información genética desde ARN a ADN y abre así una puerta al estudio del ácido ribonucleico y de los virus que poseen este tipo de material genético.
“La novedad del trabajo reside en que es el primer sistema descrito en el cual el espaciador que se incorpora no proviene de ADN de virus sino que es ARN. El mundo del ARN es bastante más desconocido que el del ADN, y este nuevo mecanismo, que utiliza una información genética que está en forma de ácido ribonucleico, puede ayudarnos a entender las interacciones entre poblaciones bacterianas y virus, u otros elementos invasivos de ARN en ambientes naturales", concreta el investigador.
Una colaboración internacional
Para este artículo científico, el investigador español ha colaborado con el científico de la Universidad de Stanford Andrew Z. Fire, Premio Nobel en el año 2006 de Fisiología o Medicina junto a Craig C. Mello por el descubrimiento de la interferencia ARN. El equipo estadounidense decidió estudiar sistemas CRISPR-Cas en los que una proteína Cas está fusionada a un dominio retrotranscriptasa. Proteínas con este dominio catalizan la conversión de ARN a ADN.
Para lograrlo, los científicos de Stanford contactaron con el investigador de la Universidad de Murcia con el objetivo de analizar el sistema CRISPR presente en Marinomonas mediterranea, un microorganismo del agua de mar aislado en costas de la región de Murcia que lleva varios años siendo estudiado por el grupo español.
“Podrían haberse utilizado otros microorganismos como modelo, pero el Marinomonas era el único con este tipo de sistema del que existía el conocimiento adecuado sobre cómo cultivarlo y manipularlo genéticamente. En mi grupo hemos aislado el microorganismo, lo hemos clasificado taxonómicamente y hemos puesto a punto las técnicas moleculares que permiten su manipulación”, relata el científico.
Esta colaboración va más allá de este artículo y el grupo español continúa trabajando con las instituciones estadounidenses participantes en el estudio. “Ahora mismo la colaboración sigue activa. Trabajamos en la manipulación del sistema CRISPR-Cas en Marinomonas y estamos construyendo distintos mutantes de este microorganismo afectados en el proceso y en distintas proteínas del sistema Cas. También estamos interesados en el estudio de virus que puedan infectar a Marinomonas con el fin de avanzar en el conocimiento de este modelo de estudio del novedoso sistema CRISPR”, indica Sánchez-Amat.
El futuro del CRISPR
Para el científico de la Universidad de Murcia el futuro de esta herramienta genética es inmenso. Las aplicaciones prácticas, línea en la que ellos no trabajan, pueden llevar a la modificación genética de organismos superiores, con las correspondientes cuestiones éticas.
Sin embargo, su investigación apunta hacia otro camino: “Nuestro trabajo es interesante en relación a la parte inicial de la adquisición de espaciadores. Vamos a estudiar también la interferencia entre esos virus de ARN y el sistema CRISPR-Cas que hemos encontrado. Se abre una puerta nueva de investigación, porque todo lo que se había trabajado implicaba virus o plásmidos de ADN. El estudio del ARN permitirá descubrir más sobre los virus con este tipo de material genético, en gran medida desconocidos”, concluye.
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