Πώς τα βακτήρια «αυτο-εμβολιασμένα» εναντίον ιογενών εισβολέων
Τα βακτήρια και οι αρχαίοι έχουν εξελίξει έναν αξιοσημείωτο αμυντικό μηχανισμό που ονομάζεται CRISPR-CAS9 (συσσωματωμένο τακτικά ενδιάμεσο σύστημα σύντομων παλινδρομικών επαναλήψεων-CRISPR. Αυτό το σύστημα λειτουργεί σαν στρατηγική αυτο-εμβολιασμού κατά των εισβολών ιών.
1. Προσαρμογή: Όταν ένα βακτηριακό κύτταρο συναντά έναν ιό για πρώτη φορά, συλλαμβάνει και ενσωματώνει ένα μικρό κομμάτι του ιικού DNA στον δικό του CRISPR τόπου ως αλληλουχία διαχωριστικών. Αυτό το διαχωριστικό χρησιμεύει ως αρχείο της προηγούμενης μόλυνσης.
2. Έκφραση: Μετά από επακόλουθες λοιμώξεις από τον ίδιο ιό, ο τόπος CRISPR μεταγράφεται σε ένα μακρύ μόριο RNA που ονομάζεται προ-crRNA. Αυτό το προ-cRRNA στη συνέχεια επεξεργάζεται για να παράγει μικρά, ώριμα μόρια crRNA, το καθένα που περιέχει μια μοναδική αλληλουχία διαχωριστικών.
3. Αναγνώριση στόχου: Τα ώριμα μόρια crRNA συνδέονται με την πρωτεΐνη Cas9, σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα καθοδηγούμενης από RNA. Η πρωτεΐνη Cas9 δρα σαν ένα ζεύγος μοριακών ψαλιδιών, καθοδηγούμενο από το cRRNA για να αναγνωρίσει και να δεσμεύεται με την συμπληρωματική αλληλουχία ιικού DNA.
4. διάσπαση: Μόλις το σύμπλεγμα Cas9-crRNA εντοπίσει την αντίστοιχη ιική αλληλουχία ϋΝΑ, η πρωτεΐνη Cas9 υφίσταται μια αλλαγή διαμόρφωσης, με αποτέλεσμα τη διάσπαση του ιικού κλώνου DNA. Αυτό "κόβει" το ιικό γονιδίωμα και εμποδίζει την περαιτέρω αντιγραφή ή τη μεταγραφή του ιού.
5. Ανοσία: Η επιτυχής στόχευση και διάσπαση του ιικού DNA από το σύστημα CRISPR-CAS9 εξουδετερώνει αποτελεσματικά τον εισβάλλοντα ιό. Διατηρώντας και χρησιμοποιώντας αλληλουχίες διαχωριστικών από προηγούμενες λοιμώξεις, τα βακτηριακά κύτταρα αναπτύσσουν μια μορφή ανοσίας έναντι συγκεκριμένων ιών, εξασφαλίζοντας την προστασία από τις μελλοντικές συναντήσεις με την ίδια ιική απειλή.
6. Οριζόντια μεταφορά γονιδίων: Τα βακτήρια μπορούν επίσης να αποκτήσουν νέες αλληλουχίες διαχωριστικών μέσω οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων, επιτρέποντάς τους να «δανειστούν» την ασυλία από άλλα βακτήρια. Αυτό επιτρέπει την εξάπλωση των αντιιικών άμυνων μεταξύ των βακτηριακών πληθυσμών, συμβάλλοντας στην προστασία ολόκληρων μικροβιακών κοινοτήτων από συγκεκριμένες ιογενείς λοιμώξεις.
Το σύστημα CRISPR-CAS9 καταδεικνύει πώς τα βακτήρια έχουν αναπτύξει εξελιγμένους αμυντικούς μηχανισμούς για να προστατεύσουν τη γενετική ακεραιότητα και την επιβίωσή τους ενόψει των ιογενών προκλήσεων. Υπογραμμίζει τις περιπλοκές και την ποικιλομορφία των βακτηριακών προσαρμογών στη συνεχή εξελικτική φυλή εξελίξεων ενάντια στην εισβολή σε ιούς.
