Uno studio dei sistemi immunitari di tipo CRISPR nei batteri ne mostra la vulnerabilità a certi virus

Pseudomonas aeruginosa (Immagine CDC/ Janice Haney Carr)
Pseudomonas aeruginosa (Immagine CDC/ Janice Haney Carr)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” riporta uno studio riguardante difese immunitarie batteriche del tipo CRISPR-Cas, che potrebbero risultare svantaggiose contro alcuni tipi di virus. Un team di ricercatori ha analizzato i sistemi immunitari presenti nel genoma di oltre 170.000 batteri per cercare di capire le reazioni nei confronti di virus batteriofagi. La conclusione che sistemi antivirali di tipo CRISPR sono a volte svantaggiosi offre una spiegazione del motivo per cui solo una minoranza di batteri li ha nel proprio DNA. Offre anche nuove informazioni sulle strategie di difesa dei batteri e di attacco da parte dei virus con una sorta di corsa alle armi tra di essi.

Negli ultimi anni ci siamo abituati a leggere ricerche sui sistemi CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) in relazione alle tecniche di manipolazione genetica ma si tratta di segmenti di DNA che fanno parte del sistema immunitario di varie specie di batteri e producono diversi enzimi utili contro virus batteriofagi. Ciò perché batteri e virus non solo attaccano organismi multicellulari ma in certi casi possono essere anch’essi nemici dato che i cosiddetti batteriofagi attaccano proprio i batteri.

Per cercare di capire meglio i meccanismi di questa sorta di guerra tra batteri e virus, un team di ricercatori ha condotto alcuni esperimenti e analizzato al computer i genomi di 170.000 batteri, incluse specie patogene, per valutare il collegamento tra le loro reazioni immunitarie e la presenza di sistemi immunitari di tipo CRISPR.

Tra gli esperimenti, è stato usato un ceppo di batteri della specie Pseudomonas aeruginosa dotato di un sistema immunitario di tipo CRISPR-Cas. Si tratta di un batterio patogeno per varie specie di piante e animali, compresi gli esseri umani, conosciuto anche per la sua resistenza agli antibiotici. Un ceppo di questo batterio è stato infettato con diversi ceppi di virus batteriofagi dell’ordine Caudovirales. I risultati sono stati diversi per quanto riguarda la resistenza del batterio mostrando una vulnerabilità a certi ceppi di batteriofagi.

L’analisi bioinformatica, cioè applicando i mezzi informatici a una ricerca biologica, ha mostrato come i sistemi CRISPR siano presenti in modo irregolare tra i batteri. È possibile che batteri appartenenti a gruppi ben diversi si siano evoluti acquisendo o perdendo i geni che regolano un sistema CRISPR in modo indipendente. I ricercatori hanno menzionato una sorta di corsa alle armi tra batteri e virus con diversi adattamenti che potrebbero dipendere da vari fattori che cambiano nel tempo, a cominciare dall’ambiente in cui vivono.

Questa ricerca offre nuove informazioni sui sistemi immunitari di molti microrganismi patogeni e sulle loro possibili vulnerabilità. Capire come certi virus batteriofagi riescano ad attaccare batteri resistenti agli antibiotici può essere fondamentale per sviluppare nuovi trattamenti contro di essi.

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