In che modo i batteri si difendono dai virus?

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Proprio come gli esseri umani sono sensibili ai virus, i batteri hanno i loro virus con cui fare i conti. Questi virus-noti come fagi-si attaccano alla superficie delle cellule batteriche, iniettano il loro materiale genetico e usano gli enzimi delle cellule per moltiplicarsi mentre distruggono i loro ospiti.

Per difendersi da un attacco di fagi, i batteri hanno evoluto una varietà di sistemi immunitari., Ad esempio, quando un batterio con un sistema immunitario noto come CRISPR-Cas incontra un fago, il sistema crea una “memoria” dell’invasore catturando un piccolo frammento del materiale genetico del fago. I pezzi di DNA fago vengono copiati in piccole molecole note come RNA CRISPR, che poi si combinano con una o più proteine Cas per formare un gruppo chiamato complesso Cas. Questo complesso pattuglie l’interno della cellula, portando l’RNA CRISPR per il confronto, simile al modo in cui un detective utilizza un’impronta digitale per identificare un criminale., Una volta trovata una corrispondenza, le proteine Cas tagliano il materiale genetico invasore e distruggono il fago.

Esistono diversi tipi di sistemi CRISPR-Cas. I sistemi di tipo III sono tra i più diffusi in natura e sono unici in quanto forniscono una barriera quasi impenetrabile ai fagi che tentano di infettare le cellule batteriche. I ricercatori medici stanno esplorando l’uso di fagi come alternative agli antibiotici convenzionali e quindi è importante trovare modi per superare queste risposte immunitarie nei batteri., Tuttavia, non è chiaro esattamente come i sistemi CRISPR-Cas di tipo III siano in grado di montare una difesa così efficace.

Chou-Zheng e Hatoum-Aslan hanno utilizzato approcci genetici e biochimici per studiare il sistema CRISPR-Cas di tipo III in un batterio chiamato Staphylococcus epidermidis. Gli esperimenti hanno dimostrato che due enzimi chiamati PNPasi e RNasi J2 hanno svolto ruoli cruciali nella risposta di difesa innescata dal sistema. PNPase ha contribuito a generare RNA CRISPR ed entrambi gli enzimi erano necessari per aiutare a distruggere il materiale genetico dai fagi invasori.,

Studi precedenti hanno dimostrato che PNPasi e RNasi J2 fanno parte di una macchina in cellule batteriche che di solito degrada il materiale genetico danneggiato. Pertanto, questi risultati mostrano che il sistema CRISPR-Cas di tipo III in S. epidermidis si è evoluto per coordinarsi con un’altra via per aiutare i batteri a sopravvivere all’attacco dei fagi. I sistemi immunitari CRISPR-Cas hanno costituito la base per una varietà di tecnologie che continuano a rivoluzionare la genetica e la ricerca biomedica., Pertanto, insieme ad aiutare la ricerca di alternative agli antibiotici, questo lavoro potrebbe potenzialmente ispirare lo sviluppo di nuove tecnologie genetiche in futuro.