O conhecimento de que as bactérias possuem sistemas imunitários adaptáveis que os protegem de vírus individuais e outros invasores estrangeiros é relativamente novo para a ciência e os pesquisadores em todo o mundo estão a tentar compreender a função desses sistemas para aplicar esse conhecimento na indústria e medicina.
Agora, uma equipa de investigadores da Universidade de Georgia descobriu como aproveitar este sistema imunológico bacteriano para marcar selectivamente e silenciar genes. A descoberta, publicada no dia 5 deste mês na revista Molecular Cell, revela uma nova e poderosa ferramenta que tem profundas implicações para a biotecnologia e pesquisa biomédica.
“Os cientistas estudam as bactérias e outros microrganismos para compreender os processos essenciais para a vida, bem como para melhorar a sua utilização na produção segura de alimentos, biocombustíveis e produtos farmacêuticos, e para lutar contra aqueles que causam a doença”, disse Michael Terns, um professor dos departamentos de bioquímica e biologia molecular e genética na UGA Franklin College of Arts and Sciences. “E agora temos uma nova forma de utilizar bactérias para diminuir ou mesmo eliminar a expressão de determinados genes.”
O sistema imunológico bacteriano consiste em dois componentes. O primeiro é um RNA que atua como um sinal para localizar um vírus ou outro invasor celular. O segundo componente é um complexo de proteínas que se une ao material genético do invasor e o fragmenta. Num artigo de 2009 publicado na revista Cell, o investigador Becky Terns e os seus colegas foram os primeiros a descrever a forma como esse caminho, conhecido como o ramo Cmr do sistema imunológico CRISPR-Cas, funciona.
No seu último estudo, os pesquisadores aprofundaram a sua compreensão do sistema e usaram esse conhecimento para, essencialmente, “sequestrar” o sistema imunológico bacteriano para dirigir o seu sistema de localização a um alvo à sua escolha. Usando RNA CRISPR personalizado com um sinal modificado, os cientistas foram capazes de destruir a mensagem de uma proteína que é responsável pela resistência à família mais comum de antibióticos, os antibióticos beta-lactâmicos (que inclui, por exemplo, amoxicilina).
Becky Terns explicou: “Neste estudo identificamos as principais características do RNA que o sistema normalmente usa, e depois mostrou que, com o uso desta informação, podemos programar o sistema para destruir alvos novos. Novas metas iriam além de vírus e outros invasores e passariam a incluir essencialmente qualquer gene presente no organismo em estudo. E porque nós definimos os componentes deste sistema, é possível que possamos introduzi-lo em organismos que ainda não o possuem para expandir ainda mais as potenciais aplicações industriais e biomédicas. “
Ela destacou que a maioria dos conhecidos sistemas CRISPR-Cas se destinam a unir e degradar DNA. O sistema que a equipa da UGA está a estudar é o único exemplo conhecido de um sistema CRISPR-Cas que tem como alvo RNA, a molécula que funciona como um intermediário entre DNA e as proteínas que realizam várias funções dentro das células. “Clivando o seu próprio DNA mataria um organismo. Silenciando RNAs específicos permite aplicações mais sofisticadas”, disse Terns.
Pesquisadores poderiam sistematicamente desligar a função de genes individuais, por exemplo, para discernir o papel que desempenham nos processos celulares essenciais. A expressão genética poderia ser modificada em bactérias que são usadas para degradar materiais vegetais para biocombustíveis ou que produzem medicamentos, como a insulina, e melhorar assim a qualidade e produção.
“Este estudo bioquímico detalhado de um novo ramo da defesa CRISPR-Cas – sistema que tem como alvo RNA – poderá vir a ser uma poderosa arma no arsenal contra os vírus invasores bacterianos”, disse Michael Bender, que supervisiona o processamento funcionamento do RNA no National Health Institute of General Medical Sciences. “Além disso, definindo os principais componentes do sistema, os Drs. Terns e os seus colegas criaram as condições para o desenvolvimento de uma nova ferramenta para segmentação de moléculas específicas de RNA em diversos tipos de células, fornecendo potencialmente uma forma valiosa para analisar as funções dos genes. “
Michael Terns acrescentou: “A possibilidade de explorar o sistema CRISPR-Cas em biotecnologia tem sido discutido desde a sua descoberta, e esse trabalho começa a demonstrar um enorme potencial.”
Adaptado de: www.biologynews.net/archives/2012/01/05/uga_scientists_hijack_bacterial_immune_system.html