O mecanismo de defesa final que as populações bacterianas empregam para se protegerem de infecções virais é conhecido coletivamente como sistemas de repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas (CRISPR) –proteína 9 associada a CRISPR (Cas9), frequentemente chamados de sistemas CRISPR-Cas. Os sistemas CRISPR-Cas fornecem aos procariontes uma imunidade adaptativa e hereditária contra a invasão de DNA ou RNA viral. Vamos nos aprofundar no funcionamento desse incrível mecanismo de defesa:

1. Aquisição de matriz CRISPR :

Durante uma invasão viral, as bactérias capturam e integram pequenos fragmentos do DNA viral em seu próprio genoma. Esses fragmentos são conhecidos como protoespaçadores e são armazenados em loci específicos chamados matrizes CRISPR. Cada protoespaçador é flanqueado por sequências conservadas conhecidas como repetições diretas.

2. Transcrição e processamento de RNA CRISPR (crRNA) :

As matrizes CRISPR são transcritas em uma molécula precursora de RNA CRISPR (pré-crRNA). Este pré-crRNA é posteriormente processado pelas proteínas Cas, gerando crRNAs maduros que são curtos e contêm uma sequência específica complementar ao DNA ou RNA viral invasor.

3. Direcionamento e clivagem de ácidos nucleicos virais:

O crRNA maduro associa-se a proteínas Cas específicas, formando um complexo ribonucleoproteico. Este complexo atua como um guia molecular, direcionando as proteínas Cas para o DNA ou RNA viral invasor. Após o reconhecimento da sequência complementar, as proteínas Cas clivam e destroem os ácidos nucleicos virais.

4. Memória e Adaptação :

Os sistemas CRISPR-Cas exibem memória imunológica. Depois que um vírus é encontrado e derrotado, a sequência protoespaçadora desse vírus é integrada ao conjunto CRISPR do hospedeiro, permitindo que o hospedeiro monte uma defesa rápida e robusta contra infecções subsequentes pelo mesmo vírus.

5. Tipos de sistemas CRISPR-Cas :

Existem diferentes tipos de sistemas CRISPR-Cas classificados em seis tipos principais (Tipos I a VI) e outros subtipos. Cada tipo utiliza diferentes conjuntos de proteínas Cas e mecanismos para direcionamento e clivagem de ácidos nucleicos.

6. Aplicações CRISPR-Cas9 em Biotecnologia :

O sistema CRISPR-Cas9, particularmente o Tipo II, ganhou imensa popularidade como uma ferramenta versátil de edição genética em biotecnologia. Ao explorar sua capacidade de atingir sequências específicas de DNA, o CRISPR-Cas9 permite modificações precisas de genomas para diversas pesquisas e aplicações terapêuticas.

Em conclusão, os sistemas CRISPR-Cas representam um mecanismo de defesa surpreendente e intrincado desenvolvido por populações bacterianas para combater invasões virais. Esses sistemas fornecem imunidade adaptativa e hereditária, protegendo as bactérias de infecções virais ao longo das gerações. Além disso, as aplicações da tecnologia CRISPR-Cas em biotecnologia revolucionaram a engenharia genética e possuem um enorme potencial para futuros avanços científicos e intervenções terapêuticas.