Новый механизм бактериальной защиты системы CRISPR-Cas

Исследователи под руководством Мартина Йинека из Цюрихского университета обнаружили беспрецедентный механизм, с помощью которого бактерии защищаются от вторжения вирусов. Когда бактериальная иммунная система перегружается, система CRISPR-Cas производит химический сигнал, который активирует второй фермент, помогающий деградировать генетический материал захватчиков. Этот процесс очень похож на противовирусный механизм врожденной иммунной системы человека.

Система CRISPR-Cas — это иммунная система, встречающаяся у многих бактерий. Она обеспечивает защиту от вирусов и других молекулярных паразитов, которые могут вторгнуться в бактерию и захватить её геном. До сих пор было известно, что сам комплекс обладает нуклеазной активностью — он может напрямую деградировать ДНК и РНК вторгающихся вирусов. Теперь международная исследовательская группа во главе с Мартином Йинеком обнаружила новый механизм уничтожения захватчиков.

Сигнальная молекула активирует дополнительный противовирусный фермент

В подмножестве систем CRISPR-Cas (известных как тип III) исследователи сделали удивительное открытие. Когда нацеливающий комплекс распознает захватчика, он синтезирует «вторичный мессенджер»: небольшую циклическую молекулу РНК. Эта сигнальная молекула может диффундировать внутри бактериальной клетки и активирует другой РНК-деградирующий фермент под названием Csm6, который затем помогает уничтожить РНК вируса.

Механизм, схожий с таковым в врожденной иммунной системе человека

«Таким образом, когда система CRISPR-Cas в инфицированной бактериальной клетке перегружается, она подает сигнал тревоги с помощью вторичного мессенджера, чтобы получить помощь от другого защитного механизма для уничтожения вируса», — объясняет Мартин Йинек.

В своем исследовании ученые смогли идентифицировать беспрецедентный защитный механизм у бактерий. Более того, молекулы вторичных мессенджеров, продуцируемые системой CRISPR-Cas, ранее никогда не наблюдались в природе. Кроме того, вновь обнаруженный бактериальный механизм защиты имеет неожиданное сходство с хорошо известным противовирусным механизмом, работающим в врожденной иммунной системе человека. «Получается, бактерии, по-своему, борются с вирусными инфекциями способом, удивительно похожим на то, что делают клетки человека», — добавляет Йинек.