I batteri e gli archei hanno sviluppato un notevole meccanismo di difesa chiamato sistema CRISPR-Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats-CRISPR-associated protein 9). Questo sistema agisce come una strategia di autovaccinazione contro i virus invasori.
1. Adattamento: Quando una cellula batterica incontra un virus per la prima volta, cattura e integra un piccolo frammento del DNA virale nel proprio locus CRISPR come sequenza distanziatrice. Questo distanziatore serve come registrazione dell'infezione precedente.
2. Espressione: A seguito di successive infezioni da parte dello stesso virus, il locus CRISPR viene trascritto in una lunga molecola di RNA chiamata pre-crRNA. Questo pre-crRNA viene quindi elaborato per generare molecole di crRNA corte e mature, ciascuna contenente una sequenza spaziatrice unica.
3. Riconoscimento del target: Le molecole mature di crRNA si associano alla proteina Cas9, formando un complesso guidato dall'RNA. La proteina Cas9 agisce come un paio di forbici molecolari, guidate dal crRNA per riconoscere e legarsi alla sequenza complementare del DNA virale.
4. Sfaldamento: Una volta che il complesso Cas9-crRNA trova la sequenza di DNA virale corrispondente, la proteina Cas9 subisce un cambiamento conformazionale, con conseguente scissione del filamento di DNA virale. Ciò effettivamente "taglia" il genoma virale e impedisce l'ulteriore replicazione o trascrizione del virus.
5. Immunità: Il successo del targeting e della scissione del DNA virale da parte del sistema CRISPR-Cas9 neutralizzano efficacemente il virus invasore. Conservando e utilizzando sequenze spaziatrici di precedenti infezioni, le cellule batteriche sviluppano una forma di immunità contro virus specifici, garantendo protezione contro futuri incontri con la stessa minaccia virale.
6. Trasferimento genico orizzontale: I batteri possono anche acquisire nuove sequenze spaziatrici attraverso il trasferimento genico orizzontale, consentendo loro di “prendere in prestito” l’immunità da altri batteri. Ciò consente la diffusione delle difese antivirali tra le popolazioni batteriche, contribuendo a proteggere intere comunità microbiche da specifiche infezioni virali.
Il sistema CRISPR-Cas9 dimostra come i batteri abbiano sviluppato sofisticati meccanismi di difesa per salvaguardare la loro integrità genetica e la sopravvivenza di fronte alle sfide virali. Evidenzia la complessità e la diversità degli adattamenti batterici nella costante corsa evolutiva agli armamenti contro i virus invasori.
