Aprovechar el poder del sistema inmunológico sofisticado de bacterias

Abril 22, 2016 Admin Salud 0 1
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Los investigadores diseñaron lo que dicen es la primera vez que una imagen de la maquinaria molecular, conocido como Cascade, que hace guardia en el interior de las células bacterianas. Para su sorpresa, encontraron que contiene una cadena doble, estructura de la caballa que se parece a una escala, liberándola para hacer su trabajo más rápido que una doble hélice estándar permitiría.

Los resultados, publicados en línea el 14 de agosto en la revista Science, también podrían proporcionar pistas sobre la propagación de la resistencia a los antibióticos, que se produce cuando las bacterias se adaptan a donde los antibióticos ya no funcionan en las personas que lo necesitan para tratar infecciones, ya que procesos similares están en juego. La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que la resistencia a los antibióticos una grave amenaza para la salud pública en todo el mundo.




"Si usted entiende lo que algo se ve, usted puede averiguar lo que hace", dice el líder del estudio de Scott Bailey, PhD, profesor asociado en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Bloomberg. "Y aquí hemos encontrado una propiedad que nadie ha visto nunca antes, una estructura que podría explicar por qué la cascada es tan bueno en lo que hace."

Para su estudio, Bailey y sus colegas utilizaron una cosa llamada cristalografía de rayos X para dibujar la imagen de la cascada, un componente clave de las bacterias del sistema inmunológico sofisticadas conocidas como CRISPR, racimo siglas regularmente espaciados repeticiones palindrómicas cortas. Cascade utiliza la información alojada en secuencias de ARN como abreviatura para identificar invasores extranjeros y los matará.

Gran parte del sistema inmune humano es bien conocida, pero hasta hace poco los científicos no se dieron cuenta el nivel de complejidad asociado con el sistema inmune de las formas unicelulares de vida, incluyendo bacterias. Los científicos han identificado por primera CRISPR hace varios años cuando se trata de entender por qué los cultivos bacterianos usados ​​para hacer yogur sucumbieron a las infecciones virales. Luego, los investigadores encontraron que podían explotar los CRISPR sistema de edición y los genes de reparación del ADN dañado inmunes bacterianas. Un grupo, por ejemplo, es capaz de eliminar el ADN viral a partir de células humanas infectadas con el VIH.

El trabajo de Bailey se centra en cómo Cascade es capaz de ayudar a las bacterias para combatir virus llamados bacteriófagos. El sistema de cascada utiliza hebras cortas de ARN para analizar el bacteriófago ADN bacteriano para ver si es extranjero o auto. Si extranjera, la célula lanza un ataque de mascar invasor bacteriófago.

Para "ver" cómo sucede esto, Bailey y su equipo convirtieron en cascada en una forma cristalizada. Los técnicos de la Nacional Fuente de Luz de Sincrotrón del Laboratorio Nacional de Brookhaven, en Upton, Nueva York, y el Stanford de Radiación Sincrotrón luminosa de rayos X de alta energía entonces entrenados en los cristales. Los rayos X han proporcionado datos para el cálculo de los científicos Bloomberg School que les permite dibujar Cascade, una máquina de 11 proteínas que sólo funciona si cada parte está en perfectas condiciones.

Lo que vieron fue inesperado. En lugar de ARN y ADN de bobinado alrededor de la otra para formar lo que se conoce como una estructura de doble hélice, en Cascade ADN y el ARN son más como líneas paralelas, formando una especie de escala. Bailey dice que si el ARN debe envolver alrededor de ADN para reconocer un invasor - y luego desenvolver a mirar en la próxima tendencia - el proceso tomaría demasiado tiempo para evitar las infecciones. Con una estructura de escala, el ARN puede escanear rápidamente ADN.

En el nuevo estudio, Bailey dice que su equipo ha determinado que el ARN se analiza el ADN de una manera similar a cómo los seres humanos de exploración texto de una palabra clave. Romper largos tramos de caracteres en los segmentos muerden tamaño más pequeño, al igual que las palabras mismas, de modo que puedan ser identificados más fácilmente.

Dado que el sistema CRISPR-Cas naturalmente actúa como una barrera para el intercambio de información genética entre bacterias y bacteriófagos, su función puede ofrecer pistas sobre cómo los antibióticos se desarrolla resistencia e ideas sobre la manera de evitar que suceda.

"Estamos encontrando más piezas del rompecabezas", dice Bailey. "Esto nos da una mejor comprensión de cómo estas máquinas son sus metas, que nos puede ayudar a explotar el sistema CRISPR como medio de terapia o la manipulación de ADN en un entorno de laboratorio. Y todo comenzó cuando alguien quería hacer yogur más barato ".

"La estructura cristalina de una guía de vigilancia compleja CRISPR ARN unido a un objetivo ssDNA," fue escrito por Sabin Mulepati, Annie Heroux y Scott Bailey.

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