Система CRISPR-Cas - это иммунная система, обнаруженная у многих бактерий. Он обеспечивает защиту от вирусов и других молекулярных паразитов, которые могут проникнуть в бактерию и захватить ее геном. В этих системах иммунитет опосредован сложным многобелковым молекулярным механизмом, который использует молекулы РНК в качестве молекулярных проводников для распознавания захватчика и нацеливания на него для уничтожения. До сих пор было известно, что сам комплекс обладает нуклеазной активностью - он может напрямую разрушать ДНК и РНК вторгающихся вирусов. Теперь международная исследовательская группа во главе с Мартином Джинеком из Цюрихского университета обнаружила новый механизм уничтожения захватчиков.
Сигнальная молекула активирует дополнительный антивирусный фермент
Нацеленный механизм систем CRISPR-Cas состоит из последовательностей РНК, полученных из сгруппированных регулярно расположенных коротких палиндромных повторов (CRISPR) и CRISPR-ассоциированных белков (Cas). В то время как РНК CRISPR распознают генетический материал захватчика, белки Cas расщепляют его, как молекулярные ножницы. В подмножестве систем CRISPR-Cas (известных как тип III) исследователи сделали неожиданное открытие. Когда механизм наведения распознает захватчика, он синтезирует «вторичного мессенджера»: маленькую кольцевую молекулу РНК. Эта сигнальная молекула может диффундировать в бактериальную клетку и активировать другой расщепляющий РНК фермент под названием Csm6, который затем помогает разрушить РНК вируса.
Аналогичен механизм врожденной иммунной системы человека
«Таким образом, когда система CRISPR-Cas в зараженной бактериальной клетке перегружается, - объясняет Мартин Джинек, - она подает сигнал тревоги с помощью вторичного мессенджера, чтобы получить помощь от другого защитного механизма для устранения вируса. вирус. В своем исследовании исследователи смогли выявить беспрецедентный защитный механизм у бактерий. Более того, молекулы вторичных мессенджеров, продуцируемые системой CRISPR-Cas, ранее никогда не наблюдались в природе. Кроме того, недавно обнаруженный бактериальный защитный механизм имеет некоторые неожиданные сходства с хорошо известным противовирусным механизмом, действующим во врожденной иммунной системе человека. «Таким образом, бактерии по-своему борются с вирусными инфекциями способом, который удивительно похож на то, что делают человеческие клетки», - добавляет Джинек.