1. Introdução

Bacteriófagos (fagos) são vírus que infectam e se replicam dentro de bactérias. Os fagos são abundantes no meio ambiente e desempenham um papel crucial na regulação das populações bacterianas. As bactérias desenvolveram vários mecanismos de defesa para se protegerem contra a infecção por fagos. Um mecanismo de defesa recentemente descoberto envolve o uso de sistemas CRISPR-Cas.

2. Sistemas CRISPR-Cas

Os sistemas CRISPR-Cas são sistemas imunológicos adaptativos encontrados em bactérias e arquéias. Estes sistemas proporcionam protecção contra a infecção por fagos, visando e destruindo ácidos nucleicos estranhos. Os sistemas CRISPR-Cas consistem em dois componentes principais:matrizes CRISPR e proteínas Cas.

- Matrizes CRISPR contêm sequências curtas e repetitivas intercaladas com sequências espaçadoras exclusivas. Estas sequências espaçadoras são derivadas de infecções anteriores por fagos e servem como um registro de encontros anteriores com fagos.


- Proteínas Cas são responsáveis ​​por reconhecer e clivar ácidos nucleicos estranhos. Quando um fago infecta uma bactéria, as proteínas Cas usam as sequências espaçadoras na matriz CRISPR para guiá-las até o DNA do fago. As proteínas Cas então clivam o DNA do fago, impedindo que o fago se replique e se espalhe.

3. Desenvolvimento de resistência a fagos

O desenvolvimento de resistência a fagos através de sistemas CRISPR-Cas envolve as seguintes etapas:

1. Infecção inicial: Um fago infecta a bactéria e começa a se replicar.


2. Adaptação CRISPR: A bactéria reconhece e captura uma curta sequência do DNA do fago. Esta sequência é integrada ao array CRISPR como um novo espaçador.


3. Expressão da proteína Cas: Após infecção subsequente por um fago com DNA semelhante, o sistema CRISPR-Cas é ativado e as proteínas Cas são expressas.


4. Reconhecimento do alvo: As proteínas Cas usam a sequência espaçadora na matriz CRISPR para identificar e se ligar ao DNA do fago.


5. Clivagem de DNA: As proteínas Cas clivam o DNA do fago em locais específicos, interrompendo a replicação do fago e prevenindo a infecção.

4. Implicações e significado

O desenvolvimento de resistência a fagos através de sistemas CRISPR-Cas tem implicações significativas para o campo da terapia fágica, que utiliza fagos para controlar infecções bacterianas. Os sistemas CRISPR-Cas podem limitar a eficácia da terapia fágica, evitando que os fagos infectem e matem bactérias. Compreender como as bactérias usam os sistemas CRISPR-Cas pode ajudar os pesquisadores a desenvolver estratégias para superar essa resistência e melhorar a eficácia da terapia fágica.