研究人員探索細(xì)菌免疫系統(tǒng)的秘密
來自新西蘭奧塔哥大學(xué)和荷蘭的科學(xué)家們正在繼續(xù)探索一種令人驚訝的靈活細(xì)菌免疫系統(tǒng)的秘密,稱為CRISPR-Cas。就像人類一樣,細(xì)菌不斷受到試圖通過注射病毒DNA來感染它們的病毒的攻擊。這種外來DNA(與其他入侵DNA一起,如質(zhì)粒)對(duì)微生物的進(jìn)化具有重大影響。例如,抗生素抗性和毒力因子的傳播通常是通過外來DNA的入侵引入的。
CRISPR-Cas系統(tǒng)可以通過將短的,入侵者衍生的DNA片段(稱為“間隔物”)存儲(chǔ)到其遺傳記憶庫(kù)中來記憶和破壞入侵的DNA。在早期的一項(xiàng)研究中,研究小組發(fā)現(xiàn)病毒和質(zhì)粒可以通過突變DNA來避免識(shí)別,它們會(huì)通過從這些突變威脅中快速獲取新的免疫記憶來觸發(fā)細(xì)菌的CRISPR-Cas系統(tǒng)。這個(gè)過程稱為“準(zhǔn)備適應(yīng)”。
在本周出現(xiàn)在著名期刊Nature Communications上的最新研究中,Peter Fineran副教授的團(tuán)隊(duì)試圖了解這些新的記憶是如何在準(zhǔn)備好的適應(yīng)反應(yīng)中被選中的。
Fineran副教授解釋說; “我們用以前沒有遇到的質(zhì)粒感染了細(xì)菌,或者用突變的質(zhì)粒感染了細(xì)菌,引發(fā)了引發(fā)的適應(yīng)反應(yīng)。通過新西蘭基因組學(xué)有限公司利用新一代測(cè)序的進(jìn)展,我們分析了超過2000萬(wàn)個(gè)新獲得的間隔物。”
研究小組發(fā)現(xiàn),與突變質(zhì)粒相比,從先前未遇到的質(zhì)粒中獲取記憶效率非常低。通過研究獲取這些新記憶的順序,研究人員開發(fā)了一種新的適應(yīng)性預(yù)測(cè)模型。
“對(duì)此命令的檢查表明,第一個(gè)新記憶的起源對(duì)隨后的間隔選擇的起源產(chǎn)生了非常強(qiáng)烈的影響,”該研究的共同作者西蒙杰克遜博士說。
數(shù)據(jù)表明獲得新的免疫記憶不僅發(fā)生在引發(fā)適應(yīng)期間,而且還作為直接防御入侵遺傳元件的結(jié)果,所述遺傳元件未發(fā)生突變以逃避CRISPR-Cas系統(tǒng)的識(shí)別。
“我們建議在CRISPR-Cas介導(dǎo)的防御過程中,新的免疫力作為正反饋回路的一部分產(chǎn)生。這進(jìn)一步降低了質(zhì)粒或病毒通過基因突變逃避細(xì)菌CRISPR-Cas防御的風(fēng)險(xiǎn),”Raymond Staals博士說。該研究的第一作者。
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