CRISPR-системы атакуют вирусы не только разрезанием РНК, но и созданием пор в мембране
Новое исследование, опубликованное в Science, показало, что известная своей способностью редактировать гены система CRISPR-Cas13b использует для защиты бактерий от вирусов не только разрезание вирусной РНК, но и совершенно новый механизм — белок, образующий пору в клеточной мембране.
Новый игрок в системе CRISPR
Команда из Центра биологии РНК Университета Рочестера в сотрудничестве с учёными из Корнелла обнаружила, что белок Cas13b, нацеленный на вирусную РНК, взаимодействует с другим белком — Csx28. Крио-ЭМ анализ показал, что Csx28 формирует пороподобную структуру (имеет большое отверстие).
В экспериментах с заражением E. coli бактериофагом активация системы CRISPR-Cas13 приводила к тому, что Cas13 сигнализировал Csx28, влияя на проницаемость мембраны. Активированный Csx28 нарушал мембранный потенциал, подавлял метаболизм и блокировал производство энергии в инфицированной клетке. В таких неблагоприятных условиях вирус не может реплицироваться.
«Это открытие опровергает идею, что CRISPR-системы защищают клетку, только разрушая РНК и ДНК, и значительно расширяет наше понимание их работы», — заявил ведущий автор Митчелл О’Коннелл.
Механизм порождает новые вопросы
Открытие поднимает множество новых вопросов:
- Если цель — защита, зачем в мембране формируется большая пора?
- Что именно активирует Csx28 в режиме защиты, если без Cas13 он неактивен?
- Как долго пора остаётся активной и что именно она пропускает?
Понимание биохимии открытия и закрытия поры прольёт свет на механизм защиты и станет отправной точкой для изучения мембранных белков в других CRISPR-системах.
«Это очень интересная точка пересечения биологии РНК, CRISPR, структурной биологии и биологии мембран», — отметил профессор Марк Дюмон. Хотя прямое медицинское применение пока отсутствует, идеи, рождающиеся из этого открытия, могут оказаться очень мощными.