Новое исследование раскрывает механизм CRISPR-Cas защиты у бактерий

Исследователи из Копенгагенского университета впервые смогли детально отследить, как бактериальная клетка запускает защиту от внешних атак. Это открытие может повлиять на методы борьбы с заболеваниями в будущем.

С помощью высокоточных микроскопов и синхротронных источников учёные получили фундаментальное представление о том, как работают защитные механизмы бактерий против атак других бактерий и вирусов.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, также описывает, как эти системы защиты можно активировать по команде. Это открытие может стать важной вехой в борьбе с болезнями.

Учёные показали, как клетка, атакованная вирусом, активирует молекулу COA (Cyclic Oligoadenylate), которая, в свою очередь, активирует белковый комплекс CSX1 для уничтожения захватчика.

"Выражаясь популярным языком, CSX1 начинает разрезать вторгшийся объект. Мы видим, как CSX1 активируется, вращается и начинает защищать клетку после активации COA", — говорит профессор Гильермо Монтойя из Центра исследования белков Novo Nordisk.

Помощь в борьбе с болезнями

Исследователям также удалось успешно активировать этот процесс самостоятельно, направив молекулу COA на белковый комплекс и запустив защитный механизм.

"Коротко говоря, мы нашли переключатель, который включает защитную систему клетки, когда нам это нужно, что позволяет нейтрализовать возможные атаки", — объясняет Монтойя.

Это первый случай, когда исследователям удалось детально изучить и активировать иммунную систему бактерий.

"Ещё несколько лет назад наука даже не знала, что у бактерий есть некая иммунная защита. С этим открытием мы продвинулись гораздо дальше в понимании этих механизмов".

Открытие также интересно тем, что защитная система бактерий во многом напоминает врождённую иммунную систему человека.

"Следовательно, это также шаг к лучшему пониманию иммунной системы человека, а также к тому, как бороться с бактериями и защищаться от вирусов, и в долгосрочной перспективе — даже от множественной устойчивости".

Минимальные молекулы и огромное увеличение

Открытие стало возможным благодаря использованию рентгеновской кристаллографии в Швейцарии и одного из самых мощных в мире микроскопов — синхротрона MAX IV в Лунде, Швеция.

Изображение белкового комплекса CSX1 было получено с помощью передового криогенного электронного микроскопа в высокотехнологичном центре CryoEM Копенгагенского университета.

"CSX1 имеет длину примерно 0.00005 мм. Это эквивалентно разрезанию одного миллиметра на 10 000 частей, а затем сложению пяти таких частей друг на друга. Мы делали снимки один за другим и создали короткий фильм, который показывает активность внутри CSX1".