Функциональное разнообразие бактериального механизма защиты от вирусного вторжения

Бактерии используют систему CRISPR-Cas для защиты от вирусов-бактериофагов. Международная группа под руководством Акео Шинкаи (RIKEN SPring-8 Center) и Джона ван дер Оста (Вагенингенский университет, Нидерланды) изучила один из таких путей, выявив важные различия в работе этих систем у разных видов.

Исследователи сфокусировались на термофильной бактерии Thermus thermophilus и её пути CRISPR-Cas субтипа III-B, который нацелен на чужеродную РНК, а не ДНК.

• Система CRISPR состоит из повторяющихся последовательностей генов, разделённых уникальными спейсерными последовательностями, соответствующими мишеням.
• Система способна интегрировать последовательности новых патогенов в новые спейсеры, обеспечивая будущий иммунитет.
• Эти гены транскрибируются в спейсер-специфичные CRISPR РНК (crRNA), которые объединяются с комплексом белков Cas, известным как Cmr-комплекс.

Учёные смогли изолировать Cmr-комплекс, обнаружив вытянутую структуру, напоминающую "морского червя", с каналом для размещения нити crRNA. Также было установлено, что комплекс преимущественно использует спейсеры лишь из 4 из 11 локусов CRISPR в геноме T. thermophilus.

Ключевое открытие: механизм расщепления, индуцируемый Cmr, отличается от известных. Комплекс делает разрезы в нескольких сайтах на фиксированном расстоянии вдоль мишени, а не в одном специфичном сайте.

"Комплекс Cmr T. thermophilus, возможно, эволюционировал, чтобы убивать бактериофаги как можно быстрее, — говорит Шинкаи. — Это демонстрирует разнообразие системы CRISPR-Cas".

Дальнейшие планы команды — детальное изучение трёхмерной структуры комплекса и анализ других путей CRISPR-Cas у T. thermophilus для системного понимания этих механизмов.