¿Sabías que las bacterias también tienen “sistema inmune”?

bacteriophage attacking bacteria¿Quién y cómo se descubrió?

Hace casi 25 años el científico español Francisco Mojica comenzó a trabajar con Haloferax mediterranei, una especie bacteriana capaz de adaptarse a medios muy salinos. En sus observaciones le llamó la atención que el ADN de estas bacterias presentase una serie de elementos o bases nitrogenadas que se repetían a intervalos regulares. Les puso el nombre de “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”, cuyas siglas en inglés son: CRISPR (1). Estas secuencias se han ido observando en otros muchos genomas bacterianos, de microorganismos diversos.

Con el tiempo se ha comprobado que los trocitos de ADN que se encontraban entre estas secuencias CRISPR, llamados “espaciadores”, procedían de virus que habían infectado a la bacteria y se había integrado en su ADN (2). Éstos servirían a las bacterias de recordatorio para una posterior infección con el mismo virus, del mismo modo que nuestro sistema inmune dispone de una especie de “memoria” de las infecciones que ha tenido en el pasado. Así, las bacterias consiguen una especie de “inmunidad adquirida”, al igual que ocurre en el sistema inmune humano con la formación de anticuerpos (3).

¿Cómo funciona exactamente este sistema en las bacterias?

Cercanas a estas secuencias CRISPR y a sus espaciadores, se encuentra en el ADN de las bacterias unos genes denominados Cas (del inglés, CRISPR associated genes) que codifican para unas proteínas nucleasas (proteínas capaces de degradar ácidos nucleicos) (4).

En líneas generales, este “sistema inmune bacteriano” funcionaría de forma que cuando un virus infecta a una bacteria, las proteínas Cas detectan ese virus y toman una parte de su material genético para introducirlo en el ADN de la bacteria, dando lugar a los espaciadores que comentábamos más arriba. La información contenida en esos espaciadores se copia después a unas moléculas llamadas “guías”, que se mueven libremente por el interior de la bacteria. A partir de ese momento la bacteria queda “inmunizada”.

En el caso de que el mismo virus vuelva a infectar la bacteria, sería reconocido por las partículas guía que “avisarían” a las proteínas Cas para degradar el virus invasor, acabando con la infección. Por este motivo este conjunto inmunitario recibe el nombre de CRISPR-Cas (5).

Esta manera de funcionar es muy similar a lo que ocurre en nuestro sistema inmune con la unión del antígeno y el anticuerpo y la activación de los macrófagos, por ejemplo, como comentamos en nuestro post Los anticuerpos y su función en la respuesta inmunológica.

Otras funciones de CRISPR-Cas

El sistema CRISPR-Cas también puede proteger a toda la colonia bacteriana. Así, cuando una bacteria está infectada y no es capaz de eliminar el virus, el sistema mata a esta bacteria para evitar la diseminación del virus por el resto de bacterias formadoras de la colonia.

En ocasiones en las que la colonia bacteriana no encuentra nutrientes, el sistema CRISPR-Cas ayuda en la formación de esporas que permitirán a la colonia sobrevivir hasta que mejoren las condiciones.

También se ha observado que CRISPR-Cas ayuda a algunas bacterias patógenas como Francisella novicida a no ser reconocida por el sistema inmune del huésped que va a infectar, con lo cual aumenta su patogenicidad (5).

En conclusión vemos lo importante que es el sistema inmune en los seres vivos, incluso en los más pequeños. Este descubrimiento ha sido el motivo de la nominación de Francis Mojica para la edición de los premios Nobel en 2017 (6).

Bibliografía:

  • In Wikipedia [en línea]. Consultado el 17 de abril 2018. Disponible a través de [https://es.wikipedia.org/wiki/CRISPR].
  • Mojica, F.J, Díez-Villaseñor, C. García-Martínez, J. Soria, E. Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. J Mol Evol 2005. 60(2):174-182.
  • Barrangou R., et al. CRISPR provides acquired resistances against viruses in prokaryotes. Science 2007. 315(5819):1709-1712.
  • Jansen, R. Embden J.D., Gaastra W. Schouls, L.M. Identification of genes that are associated with DNA repeats in prokaryotes. Mol Microbiol 2002. 43(6):1565-1575.
  • Mojica F M. “Sistemas CRISPR-Cas, una revolución biotecnológica con origen bacteriano”. Consultado el 8 de mayo 2018. Disponible a través de [ https://www.youtube.com/watch?v=GOK6FkfmHdQ&t=870s ].
  • Herrero, N. Francis Mojica, el Nobel puede esperar. Miércoles 4 de octubre 2017. In El Periódico. Consultado el 17 de abril 2018. Disponible a través de: [https://www.elperiodico.com/es/ciencia/20171004/francis-mojica-candidato-nobel-quimica-2017-6330702]

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