11.11
박테리아는 박테리아를 감염시키는 바이러스인 박테리오파지의 감염에 지속적으로 직면합니다.
이러한 위협에 대처하기 위해 박테리아는 재감염 시 박테리오파지 DNA를 파괴하는 CRISPR-Cas 시스템으로 알려진 정교한 적응 면역 시스템을 진화시켰습니다.
이 시스템에는 박테리오파지 DNA 분절이 박테리아 게놈에 통합되고, CRISPR RNA 및 Cas 단백질이 생성되고, 박테리오파지 DNA의 CRISPR RNA-Cas 매개 절단
이 포함됩니다.박테리오파지가 공격하면 박테리아 세포의 표면에 부착되어 DNA를 박테리아에 삽입한 다음 박테리아 시스템에 의해 절단됩니다.
그런 다음 박테리오파지 DNA의 짧은 분절이 CRISPR이라고 하는 박테리아 게놈의 특정 영역에 추가되며, 규칙적으로 간격을 두고 짧은 회문 반복이 클러스터링됩니다. 이들은 박테리아 염기서열 반복이 서로 다른 박테리오파지의 짧고 다양한 스페이서 염기서열과 함께 산재하는 게놈 영역입니다.
이러한 스페이서 염기서열은 이전에 공격한 모든 박테리오파지의 박테리아에 대한 기억 역할을 합니다. 박테리아는 스페이서 염기서열(spacer sequence)을 사용하여 특정 유형의 박테리오파지가 다시 공격할 경우 DNA를 빠르게 식별하고 파괴합니다.
CRISPR 영역의 전사체는 처리되어 약 30개의 뉴클레오티드 길이의 CRISPR RNA 분자를 생성하며, 이 분자는 스페이서 염기서열과 인근 박테리아 반복 염기서열을 포함합니다.
CRISPR 관련 또는 Cas 시스템은 Cas 단백질을 암호화합니다. 그런 다음 이 Cas 단백질은 CRISPR RNA 분자와 결합하여 리보핵단백질 복합체를 형성합니다.
동일한 유형의 박테리오파지가 다시 공격할 때, 그 DNA는 CRISPR RNA에 존재하는 특정 스페이서 서열에 의해 인식됩니다.그런 다음 관련 Cas 단백질은 단독으로 또는 여러 단백질의 도움을 받아 박테리오파지 DNA의 두 가닥을 모두 절단합니다.
CRISPR-Cas 시스템의 원리와 그 구성 요소는 상보적 가이드 RNA를 사용하여 유기체의 모든 유전자를 knockdown하거나 수정하는 데 사용할 수 있습니다.
다양한 유형의 CRISPR-Cas 시스템이 박테리아와 고세균에 존재합니다. 그 중 CRISPR-Cas9 시스템은 다양한 유전자를 표적으로 하도록 쉽고 효과적으로 재프로그래밍할 수 있기 때문에 가장 잘 연구되고 다양한 실제 응용 분야에 널리 사용되는 시스템 중 하나입니다.
박테리아와 고세균은 진핵생물과 마찬가지로 바이러스 감염에 취약합니다. 따라서 이는 자신을 보호하기 위해 독특한 적응 면역 체계를 개발했습니다. 클러스터링된 규칙적인 간격의 짧은 회문 반복과 CRISPR 관련 단백질(CRISPR-Cas)은 알려진 박테리아의 45% 이상과…
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