11.11
Bakterie nieustannie borykają się z infekcjami bakteriofagów, wirusów, które infekują bakterie.
Aby poradzić sobie z tym zagrożeniem, bakterie wyewoluowały wyrafinowany adaptacyjny system odpornościowy znany jako system CRISPR-Cas, który niszczy DNA bakteriofagów w przypadku ponownego zakażenia.
System ten obejmuje trzy różne procesy – włączenie segmentu DNA bakteriofaga do genomu bakteryjnego, produkcję CRISPR RNA i białka Cas oraz rozszczepienie DNA bakteriofaga za pośrednictwem CRISPR RNA-Cas.
Kiedy bakteriofag atakuje, przyczepia się do powierzchni komórki bakteryjnej i wprowadza swoje DNA do bakterii, które jest następnie rozszczepiane przez system bakteryjny.
Krótki segment DNA bakteriofaga jest następnie dodawany do określonych regionów genomu bakteryjnego, zwanych CRISPR, zgrupowanych w regularnie rozmieszczonych krótkich powtórzeniach palindromicznych. Są to regiony genomu, w których powtórzenia sekwencji bakteryjnych przeplatają się z krótkimi, zmiennymi sekwencjami dystansowymi różnych bakteriofagów.
Te sekwencje dystansowe służą jako pamięć dla bakterii wszystkich bakteriofagów, które wcześniej zaatakowały. Bakterie wykorzystują sekwencje dystansowe do szybkiej identyfikacji i niszczenia DNA określonego typu bakteriofaga, jeśli zaatakuje ponownie.
Transkrypty z regionu CRISPR są przetwarzane w celu wytworzenia cząsteczek RNA CRISPR o długości około 30 nukleotydów, które zawierają sekwencję dystansową i pobliską sekwencję powtórzeń bakteryjnych.
Systemy związane z CRISPR lub Cas kodują białko Cas. To białko Cas następnie łączy się z cząsteczką RNA CRISPR, tworząc kompleks rybonukleoproteinowy.
Kiedy ten sam typ bakteriofaga atakuje ponownie, jego DNA jest rozpoznawane przez specyficzną sekwencję dystansową obecną w RNA CRISPR. Powiązane białko Cas następnie, samodzielnie lub za pomocą wielu białek, przecina obie nici DNA bakteriofaga.
Zasady działania systemu CRISPR-Cas i jego komponentów można wykorzystać do obalenia lub modyfikacji dowolnego genu w organizmie za pomocą jego komplementarnego przewodnika RNA.
Różne typy systemu CRISPR-Cas są obecne w bakteriach i archeonach. Wśród nich system CRISPR-Cas9 jest jednym z najlepiej przebadanych i szeroko stosowanych do różnych zastosowań praktycznych, ponieważ można go łatwo i skutecznie przeprogramować tak, aby celował w różne geny.
Bakterie i archeony są podatne na infekcje wirusowe, podobnie jak eukarionty, dlatego opracowały unikalny adaptacyjny układ odpornościowy, aby się chr…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.