ТАСС, 8 сентября. Российские ученые выяснили, как именно бактерии, которые обитают при высоких температурах, собирают и хранят информацию о своих врагах-бактериофагах. Ключевую роль в этом играет защитная система CRISPR-Cas малоизученного типа. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nucleic Acids Research, кратко об этом пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий.
CRISPR-Cas – это класс защитных систем, которые большинство прокариот, организмов без клеточного ядра, используют для того, чтобы распознавать и уничтожать чужеродный генетический материал, – например, бактериофагов. Каждая из таких систем представляет собой набор белков Cas, которые расщепляют нуклеиновые кислоты и используют фрагменты чужеродных последовательностей из массивов данных CRISPR, которые хранятся в хромосоме клетки.
В зависимости от типа таких белков системы CRISPR-Cas подразделяют на шесть типов. Наименее изученный и наиболее сложный из них – III тип. Авторы новой работы исследовали эту систему у гипертермофильной бактерии Thermus thermophilus, которая обитает в горячих источниках по всему миру. Ученых интересовало, каким образом бактерия получает спейсеры – фрагменты чужеродной ДНК, которые в дальнейшем участвуют в защите хозяйской клетки, например, при распознавании новых инфекций.
Исследователи вырастили клетки T. thermophilus в лабораторных условиях и инфицировали их бактериофагом. Затем они наблюдали за тем, как в инфицированных бактериях появляются новые спейсеры типа III. Ученые показали, что источником всех новых спейсеров была крошечная область генома бактериофага, который первым попадает в инфицированную клетку бактерии.
Ученые предполагают, что инфицированная клетка избавляется от инфекции и выживает благодаря тому, что распознает угрозу уже на ранней стадии, а не потому, что у CRISPR III типа есть механизмом, который выбирает спейсеры неслучайным образом. В результате у 50% приобретенных спейсеров ориентация оказывается неправильной, а значит, они не могут обеспечить защиту клетки.
Ученые также обнаружили, что некоторые фаги уцелели под воздействием защиты CRISPR-Cas III типа. Но для этого им пришлось пожертвовать мелкими фрагментами ДНК из целевых областей генома.