Ученые изучили защитный механизм бактерий, обитающих при экстремальных температурах

Ученые Сколковского института науки и технологий (Сколтех) с коллегами из РФ и США изучили защитную систему CRISPR-Cas у бактерий, обитающих при чрезвычайно высоких температурах. Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research, сообщила во вторник пресс-служба вуза.

фото: youtube.com

"Ученые Сколтеха исследовали малоизученный тип системы CRISPR-Cas у бактерий, обитающих в условиях чрезвычайно высоких температур. В ходе исследования было установлено, как система CRISPR-Cas распознает угрозу, собирая фрагменты генетической информации бактериофага в своей генетической "базе данных", которую она использует для борьбы с инфекциями. Понимание этого механизма открывает перспективы для дальнейших генетических манипуляций как с бактериями, так и с их вирусами-фагами", - говорится в сообщении.

CRISPR-Cas - это класс мощных защитных систем, которые большинство прокариот используют для распознавания и уничтожения чужеродного генетического материала, например, бактериофагов. Каждая их таких систем представляет собой набор белков Cas, которые расщепляют нуклеиновые кислоты и используют фрагменты чужеродных последовательностей из массивов данных CRISPR, хранящихся в хромосоме клетки.

В зависимости от типа белков Cas, системы CRISPR-Cas подразделяют на шесть типов. Наименее изученным и наиболее сложным типом белков Cas является III тип. Ученые в новой работе исследовали эту систему у гипертермофильной бактерии Thermus thermophilus, обитающей в горячих источниках по всему миру. Ученых интересовало, каким образом бактерия получает спейсеры, то есть фрагменты чужеродной ДНК, которые в дальнейшем участвуют в защите хозяйской клетки, например, при распознавании новых инфекций.

Исследователи вырастили клетки T. thermophilus в лабораторных условиях и инфицировали их бактериофагом, а затем наблюдали за появлением новых спейсеров типа III в инфицированных бактериях. Ученые показали, что все новые спейсеры были получены из крошечной области генома бактериофага, который первым попадает в инфицированную клетку бактерии.

Ученые предполагают, что инфицированной клетке удается избавиться от инфекции и выжить благодаря тому, что она распознает угрозу уже на ранней стадии, а не потому, что CRISPR III типа обладает механизмом, который выбирает спейсеры неслучайным образом. В результате 50% приобретенных спейсеров имеют неправильную ориентацию, а значит, не могут обеспечить защиту клетки. Ученые также обнаружили, что некоторым фагам удалось уцелеть под воздействием защиты CRISPR-Cas III типа, но ради этого им приходится пожертвовать мелкими фрагментами ДНК из целевых областей генома.