El estudio de los sistemas CRISPR-Cas constituye una de las mayores revoluciones en las Ciencias Biomédicas. Estos sistemas tienen un campo cada vez más amplio de aplicaciones biotecnológicas, destacando entre ellas la capacidad de modificar genéticamente organismos superiores.

En su forma natural, es un mecanismo presente en procariotas que les permite defenderse de la infección por elementos genéticos invasores como virus o plásmidos. En estos sistemas, tras la primera infección se produce la incorporación en el genoma de un fragmento del material genético extraño al que se denomina espaciador.

El sitio donde se incorpora se conoce como locus CRISPR y está constituido por secuencias repetidas separadas por espaciadores. Tras su transcripción, los espaciadores servirán de guía dirigiendo a proteínas Cas para la degradación del elemento del que provienen en el caso de una nueva infección.

En el análisis de los espaciadores presentes de forma natural en los sistemas detectados se ha observado que en la inmensa mayoría de los casos corresponden a secuencias de las que se desconoce su procedencia. Esto es particularmente destacable en el caso de los sistemas CRISPR-Cas que son capaces de adquirir espaciadores no solo a partir de DNA sino también de RNA al poseer un dominio retrotranscriptasa asociado a la proteína Cas1 (RT-Cas1).

En ningún microorganismo con RT-Cas1 se ha podido detectar el origen de los espaciadores presentes en el sistema. Estos datos indican la existencia de un amplio reservorio de material genético inexplorado. Podría tratarse de virus de RNA que son muy poco conocidos en comparación con los de DNA, pero no puede descartarse la existencia de otro tipo de elementos genéticos que no hayan sido detectados hasta la fecha.

El objetivo de este proyecto es el análisis metagenómico y metatranscriptómico de muestras obtenidas de ambientes en los que se hayan detectado bacterias con sistemas CRISPR-Cas con RT-Cas1, incluyendo la microbiota asociada a la planta Posidonia oceanica, de gran importancia ecológica en el Mediterráneo, con el fin de detectar elementos genéticos que sean la fuente de los espaciadores. Este trabajo se complementará con estudios orientados al aislamiento de virus y otros elementos infectivos.

Finalmente, se estudiará la implicación de los sistemas CRISPR-Cas y otros mecanismos de resistencia recién descritos en la defensa frente a esos elementos genéticos. Estos resultados contribuirán a un mejor conocimiento del papel de los sistemas CRISPR-Cas en los procesos que conducen al equilibrio de la microbiota en ambientes naturales.