Бактериальный иммунитет построен на основе системы, известной специалистам как CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats): при попадании в клетку чужеродной ДНК, например, вирусной, ее фрагменты включаются в бактериальную ДНК в состав специальной CRISPR-кассеты, играющей роль хранилища «ориентировок» на потенциальных «противников». При последующих встречах с ними скопированные фрагменты ДНК (а точнее, синтезированные по ним РНК) выступают в роли шаблонов, а специальные Cas-белки уничтожают вторгшегося «противника», разрезая его ДНК в строго определенном месте. Механизм CRISPR-Cas, существующий у архей и более половины видов бактерий с незапамятных времен, отличается от аналогов у многоклеточных организмов, но вполне соответствует своей цели — обеспечивать защиту хозяина от вирусов.
Принципиально важным в этой системе защиты является момент захвата и фиксации фрагментов вирусной ДНК. Именно с этих пор систему следует считать «заряженной», готовой к действию против врагов.
«Уже около десяти лет мы знаем, что система не работает до получения фрагментов вирусной ДНК. Но оставалось загадкой, когда именно во время инфекции происходит этот ключевой шаг, и возникает CRISPR-иммунитет», — говорит Лучано Марраффини (Luciano A. Marraffini), руководитель бактериологической лаборатории университета.
Чтобы уточнить время наступления «боевой готовности», исследователи подготовили эксперимент, предусматривающий остановку жизненного цикла бактерий последовательно несколько раз после заражения вирусом. В каждой точке бактериальная ДНК изучалась на наличие вирусных CRISPR-фрагментов — уже есть или еще нет?
Результат оказался несколько неожиданным: в бактериальной ДНК вирусные фрагменты появлялись еще до первой паузы, то есть практически сразу после заражения. Можно думать, что оба процесса идут синхронно, во всяком случае, проведенный эксперимент ставит новые, более жесткие ограничения по времени.
«Получается, что система CRISPR устроена очень разумно, — говорит Джошуа Моделл (Joshua Modell), один из участников эксперимента. — Она использует нюансы цикла вирусной инфекции, чтобы остановить ее как можно раньше».
Почитать подробнее можно в онлайн-выпуске журнала Nature.
Наука
Сергей Сысоев
