Как и люди, бактерии могут быть атакованы инфекционными патогенами, и у них также есть системы иммунной защиты. Один из этих механизмов бактериальной иммунной защиты CRISPR был недавно выявлен учеными и использован для запуска биомедицинской революции. В CRISPR генетический материал вирусных патогенов измельчается и интегрируется в бактериальный геном. Результаты были опубликованы в журнале Cell.
В этом исследовании ученые описали бактериальную иммунную систему, короткий прокариотический аргонаут и связанные с ним белки TIR-APAZ (SPARTA), которые образуют гетеродимерные комплексы.
Аргонаутовые белки можно найти и в других многоклеточных организмах, включая растения и человека. Подобно ферменту Cas9, который переваривает ДНК в системе CRISPR, часть генетического материала, известная как направляющая РНК, помогает белкам Argonaute распознавать соответствующие последовательности ДНК. Белки Argonaute используют направляющие молекулы РНК для обнаружения ДНК из вторгающихся плазмид или вирусов. После обнаружения белки запускают деградацию никотинамидадениндинуклеотида (NAD+).
В CRISPR, когда фермент Cas9 направляется к своей цели, ДНК разрезается и деградирует. Но SPARTA отличается, обнаружение целевой ДНК вызывает выключение клетки, которая разрушается путем разрушения NAD+. Поскольку NAD+ необходим для клеточных функций, инфицированная клетка в конечном итоге разрушается.
Хотя это может показаться нелогичным, инфицированная клетка может спасти колонию бактерий и таким образом предотвратить распространение захватчика на соседей. Бактериальная клетка может пожертвовать собой, чтобы спасти других, объяснил руководитель исследования и доцент Даан Свартс из Университета Вагенингена.
Исследователи обнаружили этот механизм у нескольких видов бактерий.
Хотя это исследование было проведено, чтобы расширить наше понимание аргонавтных белков, работа потенциально имеет много применений в будущем, как и CRISPR.
Дополнительные результаты этой команды показали, что эта система может быть перепрограммирована для работы с любой направляющей РНК. Специфические последовательности ДНК могут быть идентифицированы, а затем легко распознаны, поскольку считывание NAD+ и гибель клеток является считыванием.
«В будущем мы могли бы обнаружить заболевания в организме человека, используя этот вид генетических инструментов, но мы еще не достигли этого», — предупредил Свартс. «В настоящее время мы мотивированы фундаментальным любопытством».
