У бактерий обнаружили 10 новых систем защиты, которые подобно известному геномному редактору CRISPR могут стать научным инструментом. С подробностями — Science News.
Задолго до того как стать популярным орудием генного редактирования, система CRISPR служила бактериям природной защитой от вирусных интервентов, которые называются фагами. Как установили исследователи из Института Вейцмана (Weizmann Institute of Science) в Израиле, авторы январской статьи в Science, это не единственный механизм бактериальной защиты: существуют, по крайней мере, еще 10 наборов бактериальных генов с подобной защитной функцией. Убийственные для бактерий фаги используют для своего размножения — производства вирусной ДНК — генетический аппарат бактерий. Но некоторым бактериям удается защищать себя от фаговой атаки с помощью системы CRISPR, которая сохраняет кусочки ДНК напавшего на нее захватчика с тем, чтобы бактерия смогла в будущем распознать и отразить подобную угрозу. В то же время, как отмечает один из авторов нового исследования, Ротем Сорек (Rotem Sorek), системой CRISPR наделены лишь 40 процентов бактерий. И это побудило Сорека с коллегами заняться поиском других защитных механизмов. Исходя из того, что гены, связанные с защитными функциями клетки, как правило, образуют в геноме кластеры, израильские исследователи тщательно проанализировали генетическую информацию о 45 тысячах микробов, и их надежды оправдались. Они выявили группы генов с неизвестными функциями, которые были локализованы вблизи известных генов, имеющих отношение к защите от внешних вторжений. Многие бактерии, у которых были обнаружены такие семейства генов, оказались обитателями особых экологических ниш, например, океанического дна.
Ученые использовали выявленные геномные сведения для синтеза соответствующих фрагментов ДНК, которые затем вставили в распространенные бактерии Escherichia coli и ццBacillus subtilis. Культуры бактерий заражали фагами и наблюдали за тем, как они противостоят этим вторжениям при исключении тех или иных привнесенных генов. Если удаление каких-то генов отражалось на способности бактерий отражать фаговые атаки, можно было делать вывод о том, что эти гены относятся к системе защиты. Девять новых групп бактериальных генов оказались противофаговыми, а одна система защищала от плазмид — это тоже разновидность чужеродной ДНК. Новые системы были названы Zorya, по словам Сорека, которые приводит Science News, “в честь божества славянской мифологии, обладающего защитными свойствами”. По мнению авторов, полученные данные указывают на возможность общего происхождения иммунных систем бактерий и более сложных организмов, потому что некоторые из выявленных генов содержат фрагменты ДНК, известные как важная часть иммунной системы растений, млекопитающих и беспозвоночных.
Нет комментариев