Un equipo de investigadores ha descubierto un nuevo tipo de tijeras genéticas CRISPR. Se trata de una proteína que actúa como una especie de sistema de autodestrucción capaz de degradar diversos tipos de material genético.

El grupo de investigadores estadounidenses y alemanes considera que gracias esta capacidad tiene potencial para el desarrollo de nuevas pruebas diagnósticas caseras, baratas y muy sensibles, para una amplia gama de enfermedades infecciosas, como la covid, la gripe, el ébola y el zika.

El hallazgo que describe la estructura y la función de este nuevo sistema CRISPR se publica en la revista Nature y el equipo destaca que, a diferencia de otros más conocidos que desactivan genes extraños para proteger a las células, este cierra las células infectadas para impedir la infección.

Muchas bacterias tienen una herramienta biológica, el sistema CRISPR, como defensa de los virus, para lo que cortan un fragmento del material genético de su atacante y lo guardan en sus propios genes para recordarlo. La ciencia lo ha desarrollado para editar el genoma con gran precisión.

El equipo estaba explorando nucleasas CRISPR que, en un principio estaban agrupadas con Cas12a, que defienden a las bacterias reconociendo y cortando el ADN invasor.

"Esta exploración nos llevó a descubrir que estas nucleasas, a las que llamamos Cas12a2, hacen algo muy diferente no solo de Cas12a, sino también de cualquier otra nucleasa CRISPR conocida", indicó el autor principal de estudio Oleg Dmytrenko, de la Universidad de Würzburg (Alemania).

El Cas12a2 de clase 2, tipo V, es en cierto modo similar al más conocido CRISPR-Cas9, que usan casi todos los laboratorios del mundo, en el que se une al ADN y lo corta, como unas tijeras moleculares, apagando de forma efectiva un gen diana.

Sin embargo, CRISPR-Cas12a2 se une a una diana distinta de la del Cas9, y esa unión tiene un efecto muy diferente, agregó Ryan Jackson, uno de los firmantes del estudio de la Universidad Estatal de Utah (EE.UU.).

La diferencia crucial radica en el mecanismo de su acción defensiva. Cuando reconoce el ARN invasor, la nucleasa lo escinde, pero también puede dañar otros ARN y ADN del interior de la célula, impidiendo su crecimiento y limitando la propagación de la infección.

"Algunos otros sistemas CRISPR-Cas funcionan de este modo. Sin embargo, no se había observado antes un mecanismo de defensa basado en CRISPR que dependa de una sola nucleasa para reconocer al invasor y degradar el ADN y el ARN celular", afirmó Dmytrenko.

Mediante criomicroscopía electrónica (crioEM), el equipo demostró este "aspecto único" de Cas12a2, incluida su degradación activada por ARN de ARN monocatenario, ADN monocatenario y ADN bicatenario, lo que da lugar a una estrategia defensiva natural denominada infección abortiva.

Esta es una estrategia natural de resistencia utilizada por bacterias para limitar la propagación de virus y otros patógenos, que impide, por ejemplo, que los componentes virales que han infectado una célula se repliquen.

Cuando Cas12a2 se une a una secuencia específica de material genético de un virus potencialmente peligroso, denominada ARN diana, una porción lateral de Cas12a2 se desplaza hacia fuera para revelar un sitio activo, similar a una navaja de resorte, que empieza a cortar indiscriminadamente cualquier material genético con el que entra en contacto.

Este descubrimiento se publica la misma semana y en el mismo grupo de revistas que otro estudio relativo a las tijeras genéticas CRISPR coordinado por investigadores españoles.

Este grupo pudo reconstruir proteínas de hace 2.600 millones de años, que son los ancestros de la herramienta CRISPR/Cas y que tienen la misma capacidad de editar los genes que los actuales, siendo incluso más versátiles, lo que abre nuevas vías de edición genética, que podrían tener aplicaciones revolucionarias.