Исследователи Университета Джорджии Майкл и Ребекка Тернс были среди первого, чтобы начать изучать бактериальную иммунную систему. Они теперь определили ключевую связь в том, как бактерии отвечают и приспосабливаются к иностранным захватчикам.Новое исследование, созданное Крачками и партнером постдиссертации Юньчжоу Вэем в Колледже Франклина отдела Искусств и Наук биохимии и молекулярной биологии, было недавно опубликовано в Генах & развитии.Бактерия получает иммунитет от вируса посредством сложного процесса приобретения фрагмента вирусной ДНК и слияния последовательности в ее собственный геном.
Эта вирусная идентификационная последовательность сохранена в местоположении, обычно известном как CRISPR, короткий для сгруппированных коротких палиндромных повторений, в которых регулярно делают интервалы.CRISPR-связанные белки тогда используют последовательность, чтобы признать и уничтожить вирусы.
CRISPR-связанный белок, известный как Cas9, разрушает вторгающуюся вирусную ДНК и был поглощен как инструмент для программируемого редактирования генома. Этот новый инструмент обеспечивает способ сделать генные удаления, исправления мутаций и добавлений новых генов в любом геноме.Исследование UGA подчеркивает открытие новой роли белка Cas9 в начальном приобретении последовательности захватчика.«Признание, что этот фермент функционирует и в захвате и в убийстве, предоставляет нам связь между теми двумя процессами, что мы думаем, вовлечен в обеспечение, что процесс специфичен для вируса и избегает потенциального ущерба к своему собственному геному», сказала Ребекка Тернс, старший научный сотрудник в биохимии и молекулярной биологии. «Наши результаты вовлекают Cas9 с учетом вторичного, сигнала подтверждения захватчика, названного PAM».
В исследовании команда описывает основной набор оборудования, которое требуется, чтобы получать определенный фрагмент вирусной последовательности и вставлять фрагмент в определенное местоположение.«Это, Cas9 вовлечен в оба процесса, представляет важный шаг вперед в понимании, как бактерии различают, какую ДНК сократить и как фермент подтверждает решение», сказал Майкл Тернс, Выдающийся профессор Исследования Биохимии и Молекулярной биологии.
Хотя биологи изучали бактерии в течение почти века, эта иммунная система была только обнаружена за прошлые 10 лет. Область CRISPR-CAS бактериальная неприкосновенность стала центром повышенного интереса к биотехнологии и биомедицинскому исследованию.«Cas9 – компонент иммунной системы, которая может быть спроектирована, программируя его с РНК по Вашему выбору, чтобы пойти и сократить кусок ДНК по Вашему выбору», сказал Майкл Тернс. «Это – фермент, что мы можем дать последовательность и сказать ей идти сокращение ДНК, которая соответствует».Прорыв иллюстрирует важность фундаментального исследования: расследованием основного биологического пути – защиты вирусов бактериями – ученые развивали непредвиденный реактив, который мог вылечить генетические заболевания в людях.
«Специалисты в области вычислительной биологии, смотрящие на последовательности бактериальных геномов, сделали наблюдения, которые принудили их выдвигать гипотезу, что эта система существовала. Мы начали делать эксперименты, чтобы проверить гипотезу и обнаружили эту иммунную систему», сказала Ребекка Тернс.
«Способ, которым эта иммунная система захватывает последовательности захватчика, удивителен – и беспрецедентен в биологии».