Los sistemas CRISPR reprogramables dirigidos al ARN evolucionaron de las antitoxinas de la toxina del ARN

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Biología molecular
• Biología evolutiva

Sus antecedentes:

• Los sistemas CRISPR son cruciales para la inmunidad adaptativa en los procariotas.
• Las vías evolutivas que conducen a los sistemas CRISPR guiados por ARN, particularmente Cas13, no se comprenden completamente.
• La comprensión de la evolución de CRISPR proporciona información sobre los mecanismos de defensa del genoma.

Objetivo del estudio:

• Para identificar los antepasados evolutivos del sistema CRISPR-Cas13 dirigido al ARN.
• Caracterizar el intermediario evolutivo Cas13e y su relación con AbiF.
• Aclarar las divergencias estructurales y funcionales entre los sistemas AbiF y Cas13.

Principales métodos:

• Seguimiento evolutivo integrado de secuencias y estructuras.
• Caracterización bioquímica de Cas13e y AbiF.
• Microscopía criolectrónica (crio-EM) para la determinación de la estructura del AbiF.

Principales resultados:

• Los sistemas Cas13 probablemente evolucionaron de AbiF, un sistema toxina-antitoxina vinculado a la infección abortada.
• Se identificó un Cas13 en miniatura, llamado Cas13e, como un intermediario evolutivo.
• AbiF funciona como un sistema toxina-antitoxina con una antitoxina de ARN, distinto del ARN guiado por ARN de Cas13.
• La estructura cryo-EM de AbiF reveló diferencias estructurales en comparación con Cas13s.
• Se mapearon las principales alteraciones estructurales que facilitan la evolución de AbiF a CRISPR.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una trayectoria evolutiva clara para los sistemas CRISPR-Cas13 dirigidos al ARN.
• AbiF representa un precursor plausible de Cas13, destacando las transiciones funcionales y estructurales.
• Los hallazgos profundizan nuestra comprensión de la evolución de los sistemas guiados por ARN programables.