Cercetători au descoperit un sistem genetic în virusuri, numit VIPR, care ar putea avea peste patru miliarde de ani și ar putea fi strămoșul sistemului CRISPR. Descoperirea schimbă perspectiva asupra originii evolutive a tehnologiei de editare genetică și sugerează potențiale caracteristici inovatoare ale acestui sistem viral.
Originea sistemului CRISPR și rolul său în microorganisme
CRISPR a fost inițial identificat în bacterii și alte microorganisme, unde funcționează ca un sistem de apărare împotriva virusurilor. Proteinele CRISPR colaborează cu molecule de ARN, care identifică secvențe specifice din materialul genetic viral. În momentul în care găsesc aceste secvențe, ARN-ul se fixează, iar proteina taie ADN-ul virusului, dezactivându-l.
Întrebarea despre cum a apărut acest mecanism s-a menținut fără răspuns pentru mult timp. Cercetătorii au analizat originea evolutivă și au căutat să determine cine a avut prima armă de apărare genetică în fața virusurilor.
Descoperirea sistemului viral VIPR
Un studiu realizat cu ajutorul inteligenței artificiale a permis identificarea proteinei VIPR, prezentă în virusuri. Peter Yoon și colegii săi au studiat aproximativ 2,3 milioane de proteine, concentrându-se pe cele asemănătoare cu cele asociate sistemelor CRISPR, dar fără a fi parte din acestea.
Rezultatul a fost surprinzător: aproape toate proteinele similare proveneau din virusuri. Această descoperire a schimbat perspectiva asupra originii CRISPR, indicând că virusurile ar fi avut un rol esențial în evoluția acestor sisteme.
Funcționarea și potențialul sistemului VIPR
Cercetătorii au denumit acele proteine VIPR și le-au testat pe virusuri reale, inclusiv pe o tulpină aflată în laboratorul celor cercetători. După infectarea celulelor, s-au observat proteinele VIPR care se asociau cu molecule de ARN viral.
Mecanismul de acțiune al VIPR diferă de cel al CRISPR, proteinele VIPR neținând să tai genele, ci le blochează, înfășurându-se în jurul ADN-ului vizat. Această metodă duce la oprirea funcționării genelor respective.
Se consideră că sistemul ar putea fi rezultatul unei „război” între virusuri, în care un virus cu proteine VIPR ar putea inhiba rivalii pentru controlul resurselor celulei infectate.
Vârsta sistemului și ipoteza evolutivă
Doudna și colaboratorii cred că VIPR ar putea fi foarte vechi, apărând în urmă cu peste patru miliarde de ani. În această ipoteză, virusurile primitive își dezvoltau sisteme pentru a recunoaște și bloca ADN-ul virusurilor rivale.
Prin transfer genetic între virusuri și microorganisme, anumite elemente virale ar fi fost încorporate în genomul primelor organisme și, ulterior, în genomul uman. Aceasta ar însemna că sistemul CRISPR, utilizat azi pentru editarea ADN-ului, ar putea avea origini în mecanisme de luptă antivirală, create inițial pentru războiul dintre virusuri.
Perspectives și implicații viitoare
Cercetătorii nu au încă dovada că VIPR poate fi adaptat pentru editare genetică la celulele umane. În schimb, proprietățile sistemului, precum dimensiunea redusă și gama largă de secvențe recunoscute, îi fac interesant pentru potențiale utilizări.
Descoperirea ridică o întrebare largă despre existența altor mecanisme naturale de țintire genetică încă necunoscute de oameni. Rafael Pinilla-Redondo menționează că este foarte probabil ca natura să păstreze și alte sisteme asemănătoare, ascunse până acum.
Folosind tehnici avansate precum inteligența artificială, cercetătorii pot identifica asemănări evolutive între proteine extrem de diferite, facilitând descoperirea unor noi sisteme natural de editare genetică.
Faptul că un posibil strămoș al tehnologiei CRISPR s-a aflat în laborator, în congelator, subliniază cât de puțin înțelegem încă despre biologie și evoluție.
