CRISPR/Cas, the Immune System of Bacteria and Archaea
Los mecanismos mediante los cuales las bacterias y arqueas se defienden de la invasión de elementos genéticos móviles y que buscan insertarse en el genoma y/o replicarse dentro de la célula como es el caso de los bacteriófagos, han resultado muy interesantes. El reciente descubrimiento del sistema CRISPR/Cas, ha llamado mucho la atención. Este sistema se basa en la aportación de inmunidad adquirida a la célula guardando en su genoma secuencias espaciadoras correspondientes a secuencias originarias del elemento genético móvil que se ha introducido en la célula y flanqueadas por secuencias repetidas palindrómicas y además con el acoplamiento de las proteinas Cas que son las encargadas de la degradación del material genético extraño. Los detalles mecanísticos finos aún se desconocen, sin embargo se sabe que las secuencias espaciadoras son las responsables se reconocer material genético para el cual ya se tiene inmunidad adquirida en la célula por eventos anteriores. Además de proveer inmunidad, el sistema CRISPR/Cas que tienen por objetivo RNA tienen el potencial de afectar la estabilidad del transcrito de elementos cromosomales.
CRISPR/Cas, the immune system of bactera and archea El autor hace una revisión interesante sobre los CRISPR o repetidos palindrómicos cortos intercalados regularmente agrupados, que se encuentran embebidos en el cromosoma en un gran número de bacterias (40%) y archeas (90%). Además de otras estrategias, los CRISPR se consideran como el sistema inmunológicos de las bacterias previniendo la adquisición de DNA foráneo de elementos genéticos como fagos y plásmidos, esto se infirió por medio de distintos análisis in silico a los largo de varios años, y fue al observar secuencias homólogas entre elementos extra-cromosomales y los espaciadores que las constituyen. Se menciona que aunque se desconoce del todo el funcionamiento de estos elementos su estructura fundamental se trata de varios repetidos directos separados por secuencias variables llamadas espaciadores, y por lo regular de manera contigua a genes cas, estos últimos codifican proteínas con funciones muy interesantes como por ejemplo, de nucleasas, helicasas, polimerasas y proteínas de unión a polinucleótidos, la unión de los CRISPR/Cas constituyen un sistema. Dentro del mecanismo de acción el autor refiere que aunque se desconoce del todo el mecanismo, se ha observado una importante interacción del sistema CRISPR/Cas, que se desencadena como una cascada, una vez que el DNA penetra la bacteria si existe una disrupción en algunos de los componentes de este sistema no hay reconocimiento e integración del nuevo DNA, mientras que algunas proteínas cas son importantes en la adquisición de nuevos espaciadores, otros promueven la resistencia a fagos e interfieren con invasión de elementos genéticos móviles. El proceso se lleva a cabo por un complejo cas multimérico que ancla el DNA foráneo y adhiere ciertas secuencias a la región líder del CRISPR, que posteriormente será procesado en pequeños fragmentos llamados pre-crRNA, que a su vez se anclan a las secuencias de reconocimiento y responsables de la adquisición de resistencia, inmunizando a la bacteria contra el ataque de fagos con secuencias homologas a la adquirida. Al perecer el mecanismo de inmunización, ha promovido que los fagos desarrollen mecanismos de evasión, generando mutaciones puntuales dentro de las secuencias a transferir. Finalmente, hace una pequeña reflexión, sobre que no es posible seguir indefinidamente anexando secuencias a la región líder CRISPR, sino que es necesario ir depurando secuencias viejas por así decirlo en las porciones terminales de las regiones CRISPR y esto produciría hasta cierto punto una historia capaz de contar sobre la evolución de los microorganismo que presentan este complejo sistema inmune.
CRISPR/Cas, the Immune System of Bacteria and Archaea
Entender los mecanismos por los cuales las bacterias interactúan con otros organismos y las consecuencias de estas interacciones es indispensable para comprender de forma integral las dinámicas ecológicas en las comunidades microbianas. En particular, los fagos han forzado a las bacterias a evolucionar mecanismos de defensa para sobrevivir a las infecciones causadas por estos. En esta corta revisión, los autores discuten uno de los mecanismos más importantes de inmunidad bacteriana. Los CRISPR proveen inmunidad adquirida ante DNA foráneo, por ejemplo, hacía el proveniente de distintos fagos que son uno de los principales patógenos bacterianos y responsables de cambios negativos en las poblaciones bacterianas. Es muy interesante que los autores incluyen aspectos evolutivos involucrados. Por ejemplo, la forma en la que los fagos adquieren mutaciones para saltarse estos mecanismos de defensa entrando en una típica carrera hospedero-patógeno. Igualmente, es relevante tomar en cuenta los costos de contar con estos mecanismos, tanto por la replicación de DNA, como por la expresión de los complejos Cas. Es destacable cómo la investigación básica en relación a los CRISPR pasó a ser aplicada muy rápidamente en distinta formas. Por ejemplo, en aspectos de biomedicina, combatiendo patógenos o previniendo enfermedades genéticas o en biotecnología, combatiendo patógenos de plantas con relevancia económica y alimentaria. sin embargo, aún queda por entender varios aspectos de los CRISPR y su aplicación. Aunque varias de estas aplicaciones tienen implicaciones éticas que deben tomarse en cuenta, se debe continuar su investigación, de forma regulada, por su potencial en resolver varios problemas de salud y ambientales.
-comentario sobre los artículos; Genomic islands in pathogenic and environmental microorganisms. y CRISPR/Cas, the immune system of Bacteria and Archea.
La importancia de la transferencia horizontal de genes dentro de un grupo de bacterias, es relevante cuando le permite a una población de células adaptarse a una nueva condición. En este artículo se resalta el papel de las islas de patogenicidad como medios, o unidades genéticas, asociadas a la virulencia. Estas unidades genéticas, tienen la característica de portar genes como integrasas y trasposasas, o secuencias repetidas, que le facilitan a un hospedero adquirir nuevo material genético. De acuerdo con el artículo, estas islas genéticas, son más frecuentes en poblaciones de bacterias que comparten nichos ecológicos, como biopeliculas, en la rizosfera, o el tracto digestivo de algún organismo eucarionte. Además, cambios en el ambiente como la adición de antibióticos o compuestos xenobióticos son factores que presionan a las especies a adquirir nuevo material genético para contender al ambiente. En estos dos ejemplos, se describen islas de resistencia a antibióticos e islas de resistencia a elementos xenobioticos, donde los plásmidos, integrones y megaintegrones, son los elementos que portan a los grupos de genes. A nivel metabolico también existen islas genómicas de metabolismo las cuales incluyen genes que codifican para enzimas requeridas para la síntesis de metabolitos. El siguiente tema que se analizó corresponde al sistema inmune de bacterias y arqueas conocido como CRISPR/Cas. Por el contrario a los mecanismos para adquirir nuevo material genético a partir de eventos de recombinación o transferencia horizontal, las bacterias han desarrollado mecanismos que le permiten a ka celula reconocer y distinguir material genético “foraneo” del propio. Uno de estos mecanismos se ha denominado sistema CRISPR. El cual se caracteriza por secuencias de DNA repetidas separadas por espacios, que son a menudo localizadas adyacentes a los genes cas cuyos productos corresponden a nucleasas, helicasas o proteínas de unión a polinucleótidos. Aunque no se sabe completamente como funciona este sistema de inmunidad en bacterias, se conocen algunas de las proteínas y sus funciones en este sistema. Por ejemplo, la proteina Cas1 que corresponde a una endonucleasa y la Cas2 que parece ser una endoribonucleasa de secuencia específica.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarCRISPR/Cas, the Immune System of Bacteria and Archaea
Los mecanismos mediante los cuales las bacterias y arqueas se defienden de la invasión de elementos genéticos móviles y que buscan insertarse en el genoma y/o replicarse dentro de la célula como es el caso de los bacteriófagos, han resultado muy interesantes. El reciente descubrimiento del sistema CRISPR/Cas, ha llamado mucho la atención. Este sistema se basa en la aportación de inmunidad adquirida a la célula guardando en su genoma secuencias espaciadoras correspondientes a secuencias originarias del elemento genético móvil que se ha introducido en la célula y flanqueadas por secuencias repetidas palindrómicas y además con el acoplamiento de las proteinas Cas que son las encargadas de la degradación del material genético extraño. Los detalles mecanísticos finos aún se desconocen, sin embargo se sabe que las secuencias espaciadoras son las responsables se reconocer material genético para el cual ya se tiene inmunidad adquirida en la célula por eventos anteriores.
Además de proveer inmunidad, el sistema CRISPR/Cas que tienen por objetivo RNA tienen el potencial de afectar la estabilidad del transcrito de elementos cromosomales.
CRISPR/Cas, the immune system of bactera and archea
ResponderBorrarEl autor hace una revisión interesante sobre los CRISPR o repetidos palindrómicos cortos intercalados regularmente agrupados, que se encuentran embebidos en el cromosoma en un gran número de bacterias (40%) y archeas (90%). Además de otras estrategias, los CRISPR se consideran como el sistema inmunológicos de las bacterias previniendo la adquisición de DNA foráneo de elementos genéticos como fagos y plásmidos, esto se infirió por medio de distintos análisis in silico a los largo de varios años, y fue al observar secuencias homólogas entre elementos extra-cromosomales y los espaciadores que las constituyen.
Se menciona que aunque se desconoce del todo el funcionamiento de estos elementos su estructura fundamental se trata de varios repetidos directos separados por secuencias variables llamadas espaciadores, y por lo regular de manera contigua a genes cas, estos últimos codifican proteínas con funciones muy interesantes como por ejemplo, de nucleasas, helicasas, polimerasas y proteínas de unión a polinucleótidos, la unión de los CRISPR/Cas constituyen un sistema.
Dentro del mecanismo de acción el autor refiere que aunque se desconoce del todo el mecanismo, se ha observado una importante interacción del sistema CRISPR/Cas, que se desencadena como una cascada, una vez que el DNA penetra la bacteria si existe una disrupción en algunos de los componentes de este sistema no hay reconocimiento e integración del nuevo DNA, mientras que algunas proteínas cas son importantes en la adquisición de nuevos espaciadores, otros promueven la resistencia a fagos e interfieren con invasión de elementos genéticos móviles. El proceso se lleva a cabo por un complejo cas multimérico que ancla el DNA foráneo y adhiere ciertas secuencias a la región líder del CRISPR, que posteriormente será procesado en pequeños fragmentos llamados pre-crRNA, que a su vez se anclan a las secuencias de reconocimiento y responsables de la adquisición de resistencia, inmunizando a la bacteria contra el ataque de fagos con secuencias homologas a la adquirida.
Al perecer el mecanismo de inmunización, ha promovido que los fagos desarrollen mecanismos de evasión, generando mutaciones puntuales dentro de las secuencias a transferir. Finalmente, hace una pequeña reflexión, sobre que no es posible seguir indefinidamente anexando secuencias a la región líder CRISPR, sino que es necesario ir depurando secuencias viejas por así decirlo en las porciones terminales de las regiones CRISPR y esto produciría hasta cierto punto una historia capaz de contar sobre la evolución de los microorganismo que presentan este complejo sistema inmune.
CRISPR/Cas, the Immune System of Bacteria and Archaea
ResponderBorrarEntender los mecanismos por los cuales las bacterias interactúan con otros organismos y las consecuencias de estas interacciones es indispensable para comprender de forma integral las dinámicas ecológicas en las comunidades microbianas. En particular, los fagos han forzado a las bacterias a evolucionar mecanismos de defensa para sobrevivir a las infecciones causadas por estos. En esta corta revisión, los autores discuten uno de los mecanismos más importantes de inmunidad bacteriana. Los CRISPR proveen inmunidad adquirida ante DNA foráneo, por ejemplo, hacía el proveniente de distintos fagos que son uno de los principales patógenos bacterianos y responsables de cambios negativos en las poblaciones bacterianas. Es muy interesante que los autores incluyen aspectos evolutivos involucrados. Por ejemplo, la forma en la que los fagos adquieren mutaciones para saltarse estos mecanismos de defensa entrando en una típica carrera hospedero-patógeno. Igualmente, es relevante tomar en cuenta los costos de contar con estos mecanismos, tanto por la replicación de DNA, como por la expresión de los complejos Cas. Es destacable cómo la investigación básica en relación a los CRISPR pasó a ser aplicada muy rápidamente en distinta formas. Por ejemplo, en aspectos de biomedicina, combatiendo patógenos o previniendo enfermedades genéticas o en biotecnología, combatiendo patógenos de plantas con relevancia económica y alimentaria. sin embargo, aún queda por entender varios aspectos de los CRISPR y su aplicación. Aunque varias de estas aplicaciones tienen implicaciones éticas que deben tomarse en cuenta, se debe continuar su investigación, de forma regulada, por su potencial en resolver varios problemas de salud y ambientales.
Marcelo Navarro
-comentario sobre los artículos; Genomic islands in pathogenic and environmental microorganisms. y CRISPR/Cas, the immune system of Bacteria and Archea.
ResponderBorrarLa importancia de la transferencia horizontal de genes dentro de un grupo de bacterias, es relevante cuando le permite a una población de células adaptarse a una nueva condición. En este artículo se resalta el papel de las islas de patogenicidad como medios, o unidades genéticas, asociadas a la virulencia. Estas unidades genéticas, tienen la característica de portar genes como integrasas y trasposasas, o secuencias repetidas, que le facilitan a un hospedero adquirir nuevo material genético.
De acuerdo con el artículo, estas islas genéticas, son más frecuentes en poblaciones de bacterias que comparten nichos ecológicos, como biopeliculas, en la rizosfera, o el tracto digestivo de algún organismo eucarionte. Además, cambios en el ambiente como la adición de antibióticos o compuestos xenobióticos son factores que presionan a las especies a adquirir nuevo material genético para contender al ambiente. En estos dos ejemplos, se describen islas de resistencia a antibióticos e islas de resistencia a elementos xenobioticos, donde los plásmidos, integrones y megaintegrones, son los elementos que portan a los grupos de genes.
A nivel metabolico también existen islas genómicas de metabolismo las cuales incluyen genes que codifican para enzimas requeridas para la síntesis de metabolitos.
El siguiente tema que se analizó corresponde al sistema inmune de bacterias y arqueas conocido como CRISPR/Cas.
Por el contrario a los mecanismos para adquirir nuevo material genético a partir de eventos de recombinación o transferencia horizontal, las bacterias han desarrollado mecanismos que le permiten a ka celula reconocer y distinguir material genético “foraneo” del propio. Uno de estos mecanismos se ha denominado sistema CRISPR. El cual se caracteriza por secuencias de DNA repetidas separadas por espacios, que son a menudo localizadas adyacentes a los genes cas cuyos productos corresponden a nucleasas, helicasas o proteínas de unión a polinucleótidos. Aunque no se sabe completamente como funciona este sistema de inmunidad en bacterias, se conocen algunas de las proteínas y sus funciones en este sistema. Por ejemplo, la proteina Cas1 que corresponde a una endonucleasa y la Cas2 que parece ser una endoribonucleasa de secuencia específica.