I profagi sono genomi virali che si sono fusi in genomi batterici. Occasionalmente possono rianimarsi e rilasciare nuove particelle virali, mettendo in pericolo i batteri che li ospitano. I sistemi CRISPR-Cas, che agiscono come un sistema immunitario adattivo nei batteri, si difendono da questi attacchi prendendo di mira e affettando il DNA virale.
Tuttavia, secondo uno studio pubblicato sulla rivista "Cell", i ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno scoperto che i batteri utilizzano anche un secondo meccanismo immunitario, da loro soprannominato sistema CRISPR-Cas di tipo III-A. Questo metodo differisce dal sistema convenzionale CRISPR-Cas di tipo II in quanto utilizza un insieme distinto di proteine e prende di mira l’RNA anziché il DNA.
Il sistema CRISPR-Cas di tipo III-A è stato studiato dai ricercatori guidati da Martin Jinek, professore di biochimica all'ETH di Zurigo, utilizzando il batterio modello Escherichia coli (E. coli). Hanno scoperto che il sistema protegge l'E. coli dal virus noto come P1 identificando e distruggendo l'RNA virale.
Una singola proteina conosciuta come Csm6 è responsabile del funzionamento del meccanismo. In precedenza è stato dimostrato che Csm6 svolge altri compiti, ma la sua partecipazione all’immunità era inaspettata. Csm6 cerca sequenze di RNA che assomigliano al genoma batterico e prende di mira l'RNA virale per distruggerlo quando è legato a guidare le molecole di RNA.
Il sistema CRISPR-Cas di tipo III-A è particolarmente interessante perché non richiede che l'RNA CRISPR corrisponda perfettamente all'RNA obiettivo. Utilizza invece un metodo di accoppiamento delle basi traballante che consente di prendere di mira una varietà di sequenze di RNA con un singolo RNA guida.
Questa tecnica di targeting basata sulle oscillazioni conferisce al sistema CRISPR-Cas di tipo III-A un vantaggio competitivo quando si tratta di virus in rapida evoluzione. I virus modificano frequentemente le loro sequenze di RNA per evitare il rilevamento da parte di altri meccanismi immunologici. Il sistema CRISPR-Cas di tipo III-A, tuttavia, può identificare e prendere di mira una gamma più ampia di forme di RNA virale grazie alla sua capacità di accettare disallineamenti.
La scoperta del sistema CRISPR-Cas di tipo III-A potrebbe influenzare il modo in cui pensiamo all’evoluzione batterica e creare nuovi farmaci. L’evoluzione dei batteri, ad esempio, potrebbe essere stata influenzata da questo metodo di difesa. La varietà di sequenze target che il sistema CRISPR-Cas di tipo III-A può affrontare potrebbe anche renderlo un buon candidato per lo sviluppo di nuovi farmaci antivirali.
La scoperta del sistema CRISPR-Cas di tipo III-A potrebbe aprire la porta a ulteriori ricerche sull'immunità batterica e allo sviluppo di nuove terapie antivirali. Inoltre, serve a ricordare la complessità e l'inventiva della natura nella lotta contro le malattie.
