CRISPR protege bactérias de vírus invasores de uma maneira completamente inesperada

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CRISPR protege bactérias de vírus invasores de uma
maneira completamente inesperada
 As
proteínas Csx28 se juntam ao CRISPR para perturbar as membranas e dificultam a replicação do DNA
viral dentro das bactérias. (VanderWal et al./Science/2023)
A sigla CRISPR tornou-se sinônimo de edição de DNA nos últimos anos, ocupando o centro do estágio
na caixa de ferramentas do geneticista molecular como um meio de identificar códigos genéticos e
depois cortá-los com precisão estranha.
Em sua função original como meio de imunidade em bactérias, o sistema CRISPR / Cas (Clustered
Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats / endonuclease associado à CRISPR) procura genes
conhecidos de invadidores de vírus e os torna disfuncionais.
Cientistas da Universidade de Rochester e da Universidade de Cornell, em Ithaca, nos EUA, e
descobriram que a famosa ferramenta de edição de genes faz mais em bactérias do que apenas
detectar DNA para cortar; coordena com outras proteínas para aumentar as defesas contra vírus
invasores também.
Ativar as proteínas em forma de funil – chamada Csx28 – embaralhe a permeabilidade da membrana
das bactérias, dificultando a invasão do DNA viral sequestrar a maquinaria e se replicar da célula.
A descoberta, publicada na revista Science, é “inesperada e levanta todos os tipos de novas questões”,
diz o bioquímico da Universidade de Rochester, Mark Dumont, colaborador do estudo.
“Embora não haja relevância médica imediata ou aplicação, as ideias que ferverem disso podem ser
muito poderosas”, diz Dumont.
O estudo envolveu uma série de experimentos em que a bactéria Escherichia coli estava infectada com
um vírus que infecta bactérias, ou bacteriófago, chamadas fágenos de enterobactérias.
https://dx.doi.org/10.1126/science.abm1184
https://www.sciencealert.com/crispr-gene-editing
https://www.sciencealert.com/2018-summary-crispr-gene-editing-technology-advances
https://www.sciencealert.com/squid-has-had-its-genes-edited-using-crispr-for-the-first-time
https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-crispr-has-been-used-to-edit-genes-in-space
https://www.sciencealert.com/crispr-gene-editing
https://www.sciencealert.com/virus
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://dx.doi.org/10.1126/science.abm1184
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
https://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
https://www.sciencealert.com/virus
https://en.wikipedia.org/wiki/Lambda_phage
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Este fago se agarra à superfície da célula bacteriana como um módulo lunar e injeta seu DNA na célula
para criar cópias de si mesmo.
A E. coli revida, usando o CRISPR para identificar a ameaça, combinando seções repetitivas de DNA de
fagos previamente encontrados e, em seguida, usando uma enzima chamada Cas13b para cortar o DNA
invasor em pedaços.
https://www.science.org/content/article/crispr-so-popular-even-viruses-may-use-it
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Um bacteriófago que infecta uma bactéria, sequestrando a maquinaria celular para fazer cópias
de si mesmo. (Guido / Wikipedia)
Os pesquisadores descobriram que o vírus se replicava de forma lenta quando o Csx28 estava presente
dentro da bactéria.
Esta proteína só funcionou em conjunto com o Cas13b, que sugeriu que os dois estavam coordenando
entre si para desarmar o vírus.
Quando ambos Cas13b e Csx28 estavam presentes, a proporção de bactérias infectadas que liberaram
partículas virais infecciosas diminuiu de cerca de 19% para cerca de 3 por cento, e houve uma redução
significativa do número de fagos por mililitro. Em outras palavras, o vírus não foi capaz de se replicar
tanto quanto normalmente.
O aumento da quantidade de vírus foi mais lento quando Cas13b e Csx28 estavam presentes
(linha roxa leve). PFU significa unidades formadoras de placa e é uma medida de carga viral.
(VanderWal et al.,Ciência, 2023)
Os pesquisadores examinaram a estrutura da proteína Csx28 usando uma técnica chamada microscopia
eletrônica criogênica e descobriram que ela se assemelhava a um funil com um buraco no centro.
Isso levantou a possibilidade de que a proteína formasse um poro de membrana e estivesse
interrompendo o metabolismo da célula para torná-la um ambiente inóspito para o vírus.
https://en.wikipedia.org/wiki/Bacteriophage#/media/File:11_Hegasy_Phage_T4_Wiki_E_CCBYSA.png
https://dx.doi.org/10.1126/science.abm1184
https://en.wikipedia.org/wiki/Cryogenic_electron_microscopy
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Os pesquisadores testaram essa hipótese usando uma técnica que torna as células fluorescentes depois
de terem perdido seu potencial de membrana, uma pequena carga elétrica causada pela diferença na
concentração de íons dentro e fora da célula.
Eles descobriram que as duas proteínas juntas causavam a membrana a despolarizar, enviando uma
onda de átomos carregados que alteraram radicalmente o ambiente interno da célula. Após 90 minutos,
40% da população bacteriana foi despolarizada dessa maneira.
“Quando você lê este artigo, você pensa consigo mesmo... ‘O quê?’ Este é um mecanismo tão
estranho”, diz o biólogo molecular da Universidade de Rochester, John Lueck, que não esteve envolvido
na pesquisa.
“É realmente impressionante que a equipe tenha identificado essa proteína semelhante a um poro que
não se parece com nada mais que já vimos antes”, diz ele. “Isso é emocionante porque na ciência,
quando você arranha a superfície, muitas vezes descobre que há um mundo inteiramente novo por trás
disso.”
Este artigo foi publicado na Science.
https://www.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-membrane-potential
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://www.eurekalert.org/news-releases/987178
https://dx.doi.org/10.1126/science.abm1184