ТАСС, 25 ноября. Биологи обнаружили, что геномный редактор CRISPR/Cas не только уничтожает фрагменты вирусной ДНК внутри бактерий, но и отвечает за выработку сигнальных молекул, активирующих другие клеточные защитные системы. Работа опубликована в журнале Nature. О результатах в пятницу сообщила пресс-служба Университетской клиники Бонна (UKB).
За миллионы лет эволюции вирусы постепенно научились обходить внимание защитных систем микробов. В ответ на это бактерии разработали своеобразный генетический "антивирус", систему CRISPR/Cas, которая находит следы вирусной ДНК в геноме микроба, вырезает ее или заставляет бактерию самоуничтожиться. Вирусы-бактериофаги, в свою очередь, научились подавлять работу CRISPR/Cas.
В свою очередь, открытие этой системы в начале 2010 годов позволило ученым создать геномные редакторы, отличающиеся высокой точностью редактирования. По этой причине в 2020 году Нобелевская премию по химии присудили за открытие системы CRISPR/Cas и разработку геномных редакторов на ее основе.
Противовирусная защита микробов
Исследователи выяснили, что микробы используют систему CRISPR/Cas не только для распознавания и уничтожения вирусов, но и для решения других задач, связанных с выработкой и передачей внутриклеточных сигналов. Для этого команда проанализировала с какими другими клеточными белками взаимодействуют компоненты геномного редактора и вырабатываемые ими молекулы.
Расчеты указали на то, что одна из форм CRISPR/Cas, в работе которой задействован белок Cas10, не только распознает обрывки геномов различных вирусов-бактериофагов, но и активно взаимодействует с некоторыми клеточными белками, отвечающими за запуск противовирусной реакции и выработку некоторых сигнальных молекул.
В частности, ученые обнаружили, что при контакте с фрагментами вирусного генома белок Cas10 начинает вырабатывать короткие молекулы пептида сA4, одной из сигнальных молекул внутриклеточной иммунной системы. Она взаимодействует с белками CalpL, CalpS и CalpT, чья совместная активация запускает цепочку реакций, которые приводят к включению генов, связанных с борьбой с вирусными инфекциями и реакцией на клеточный стресс.
Опыты показали, что такая система ответа на вирусную инфекцию устроена таким образом, что она обеспечивает быстрый отклик на появление даже небольшого числа фрагментов генома вируса. Эту особенность CRISPR/Cas можно использовать для быстрого управления жизнедеятельностью микробов, подытожили Хагелюкен и его коллеги.