CRISPR-Cas in Escherichia coli: regulation by H-NS, LeuO and temperature

CRISPR-Cas en Escherichia coli: regulación por H-NS, LeuO y temperatura

Los sistemas inmunitarios adaptativos CRISPR-Cas están presentes en muchas bacterias y arqueas y proporcionan protección contra el ADN invasor, como fagos y plásmidos. Estos sistemas son muy versátiles y complejos en su composición génica y arquitectura genómica. Los sistemas CRISPR-Cas se clasifican en 2 clases, 6 tipos y 33 subtipos, aunque este número no es definitivo y la investigación está en curso. Todos los sistemas CRISPR-Cas se han investigado a fondo para comprender mejor el mecanismo de inmunidad CRISPR que permite su uso como herramienta en la edición del genoma y otras aplicaciones biotecnológicas. Sin embargo, la regulación del sistema CRISPR-Cas también es muy compleja y aún no se comprende del todo; debe proporcionar una protección óptima sin introducir consecuencias perjudiciales para el hospedador. En esta revisión damos una visión general de la regulación del sistema CRISPR-Cas Clase 1 Tipo I-E en Escherichia coli con énfasis en el papel de la temperatura en la regulación de la actividad CRISPR-Cas y la interacción de los reguladores clave H-NS y StpA represores y LeuO antirrepresor en la regulación de la expresión del gen cas y HtpG chaperona en el mantenimiento de los niveles funcionales de Cas3.

INTRODUCCIÓN

Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas (CRISPR) y las proteínas asociadas a CRISPR (Cas) constituyen los sistemas inmunitarios CRISPR-Cas, que muestran una notable variabilidad en la composición, secuencias génicas, arquitectura genómica y actividad (regulación). Están presentes en la mayoría de las arqueas (~90%) y en muchas bacterias (~40%). Según varios criterios que tienen en cuenta la firma de los genes Cas, la filogenia de cas1, la organización de los genes en los loci CRISPR-Cas y el análisis estructural de los complejos efectores (1-3), los sistemas CRISPR-Cas se clasifican en dos clases distintas (Clase 1 y Clase 2), que difieren en la organización del complejo efector (1, 2). 

Los sistemas CRISPR-Cas de Clase 1 incluyen los tipos I, III y IV, que utilizan un complejo efector multiproteico, mientras que los sistemas CRISPR-Cas de Clase 2 incluyen los tipos II, V y VI, que tienen una organización mucho más simple y utilizan una única proteína efectora multifuncional (3). De todos los loci CRISPR-Cas identificados, los sistemas de Clase 2 son menos comunes que los de Clase 1, posiblemente porque son menos eficaces en la destrucción de fagos, pero se transforman más fácilmente en numerosas herramientas de biología molecular (4). Los sistemas de Clase 1 están muy extendidos tanto en arqueas como en bacterias, mientras que los de Clase 2 se dan casi exclusivamente en bacterias (5, 6).