Evolución de los sistemas CRISPR-cas de Escherichia coli y actividad del sistema I-F

Resum

Las agrupaciones de repeticiones CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) junto con las proteínas Cas (CRISPR associated) forman los sistemas CRISPR-Cas que constituyen una barrera adaptativa a la entrada de material genético en Bacteria y Archaea. Esta tesis se centra en los sistemas CRISPR-Cas de Escherichia coli, y en especial en el perteneciente al subtipo I-F. En el presente trabajo se ha analizado la secuencia de la región CRISPR I-F de una variedad de cepas de E. coli, lo cual ha permitido una descripción pormenorizada de los componentes del sistema y de su diversidad. La ausencia de genes cas I-F (codificantes de las proteínas Cas I-F) en la mayor parte de las cepas analizadas, cuestiona la relevancia de estos sistemas a nivel de la especie, aun cuando la invariable conservación de repeticiones sugiere que incluso los sistemas aparentemente vestigiales deben desempeñar un papel importante. Por otro lado, análisis in silico de los loci CRISPR-Cas I-E y I-F han permitido reconstruir la historia evolutiva de ambos sistemas y poner de manifiesto la existencia de dos variantes de genes cas asociados al subtipo I-E que podrían diferir en aspectos particulares de su mecanismo de acción. Finalmente, estudios de expresión y análisis de interferencia del sistema I-F de la cepa E. coli LF82 han revelado que dicho sistema es activo en condiciones de crecimiento óptimas en el laboratorio, siendo responsables de una reducción significativa en la eficiencia de transformación del plásmido portador de la secuencia diana (denominada protoespaciador). Dicha actividad de interferencia está muy influenciada por la identidad de motivos de secuencia adyacentes a la región protoespaciadora. Sorprendentemente, la mayor interferencia se observó para los motivos que difieren de aquellos normalmente asociados a los protoespaciadores nativos de este sistema. Esta discrepancia entre motivos implica que el sistema I-F analizado supone una barrera parcialmente tolerante con la entrada de DNA foráneo. Probablemente, esta restricción en la eficacia del sistema es consecuencia de un compromiso entre la prevención de infección por virus líticos y la adquisición de material genético potencialmente beneficioso.