11.11
חיידקים מתמודדים ללא הרף עם זיהומים מבקטריופאג'ים, וירוסים שמדביקים חיידקים.
כדי להתמודד עם האיום הזה, חיידקים פיתחו מערכת חסינות נרכשת מתוחכמת הידועה בשם מערכת CRISPR-Cas כדי להרוס DNA של בקטריופאג'ים, במקרה של הדבקה חוזרת.
מערכת זו כוללת שלושה תהליכים שונים – שילוב מקטע הדנ"א של הבקטריופאג' בגנום החיידק, ייצור ה-RNA CRISPR וחלבון Cas, והפיצול בתיווך CRISPR RNA-Cas של ה-DNA של הבקטריופאג'.
כאשר בקטריופאג' תוקף, הוא נצמד לפני השטח של תא החיידק ומחדיר את הדנ"א שלו לתוך החיידק, אשר לאחר מכן נבקע על ידי מערכת החיידקים.
מקטע קצר של דנ"א הבקטריופאג' מתווסף לאחר מכן לאזורים ספציפיים של גנום החיידק, הנקראים CRISPR, מקובצים באופן קבוע בחזרות פלינדרומיות קצרות במרווחים שונים. אלה הם אזורים גנומיים שבהם רצפים חוזרים של חיידקים משולבים עם רצפי ספייסר קצרים ומשתנים מבקטריופאג'ים שונים.
רצפי ספייסר אלה משמשים כזיכרון לחיידקים של כל הבקטריופאג'ים שתקפו בעבר. חיידקים משתמשים ברצפי ספייסר כדי לזהות ולהשמיד במהירות דנ"א מסוג מסוים של בקטריופאג' אם הוא תוקף שוב.
התעתיקים מאזור הקריספר מעובדים ליצירת מולקולות RNA מסוג קריספר, באורך של כ-30 נוקלאוטידים, המכילות את רצף הספייסר ואת רצף החיידקים החוזרים הסמוך.
מערכות CRISPR או Cas מקודדות את חלבון Cas. חלבון Cas זה מתחבר למולקולת ה-RNA CRISPR ליצירת קומפלקס ריבונוקלאו פרוטאין.
כאשר אותו סוג של בקטריופאג' תוקף שוב, הדנ"א שלו מזוהה על ידי רצף הספייסר הספציפי שלו שנמצא ב-CRISPR RNA. חלבון Cas משויך אז, לבדו או בעזרת חלבונים מרובים, חותך את שני גדילי הדנ"א של הבקטריופאג'.
ניתן להשתמש בעקרונות מערכת CRISPR-Cas ומרכיביה כדי להפיל או לשנות כל גן באורגניזם באמצעות הרנ"א המנחה המשלים שלו.
סוגים שונים של מערכת CRISPR-Cas קיימים בחיידקים ובארכאה. ביניהם, מערכת CRISPR-Cas9 היא אחת הנחקרות ביותר ובשימוש נרחב עבור יישומים מעשיים שונים, שכן ניתן בקלות וביעילות לתכנת מחדש כדי להתמקד בגנים שונים.
חיידקים וארכאים רגישים לזיהומים ויראליים בדיוק כמו אאוקריוטיים; לכן, הם פיתחו מערכת חיסונית מסתגלת ייחודית כדי להגן על עצמם. חזרות פלינדרום קצרות מקוב…
זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.