Газета.Ru в Telegram
Новые комментарии +

Определены молекулы, влияющие на адаптацию защитных систем бактерий CRISPR/Cas

Ученые исследовали участки ДНК, которые встраивались в геном при активации адаптивного иммунитета у кишечной палочки. Этот иммунитет обеспечивает защиту бактерий от чужеродного генетического материала за счет работы CRISPR/Cas систем. Результаты показали, что в процессе адаптации образуются фрагменты ДНК с особой структурой, которая может быть ключевой для правильной работы защитных систем. Работа поддержана Российским научным фондом и опубликована в журнале Nature Communications.

Бактерии обладают адаптивным иммунитетом к чужеродному наследственному материалу, например ДНК других бактерий и вирусов. Он обеспечивается различными защитными системами, одна из которых — CRISPR/Cas система. CRISPR — это участки молекулы ДНК бактерий, состоящие из палиндромных последовательностей (при считывании с разных концов последовательности одинаковы). Они разделены уникальными участками — спейсерами, — которые заимствуются из чужеродных молекул нуклеиновых кислот. РНК, которая образуется после считывания всей CRISPR-кассеты, взаимодействует с белками Cas. Этот комплекс распознает инородную ДНК (протоспейсер) и уничтожает ее. Сейчас использование CRISPR/Cas систем в генной инженерии перспективно для направленного редактирования генома. Однако молекулярный механизм этой адаптации (добавления новых спейсеров) плохо изучен. Было известно, что процесс внедрения новых участков в CRISPR-кассету осуществляет комплекс белков Cas1-Cas2, а участки чужеродной ДНК, которые деградируют в ходе иммунного ответа, служат источниками новых спейсеров. Поэтому предполагалось, что в клетках существуют молекулы-предшественники спейсеров — преспейсеры. Это фрагменты ДНК, которые были вырезаны из чужеродного генома, но еще не встроены в CRISPR-кассету. Более ранние эксперименты выявили, какие фрагменты ДНК связывает комплекс Cas1-Cas2 и внедряет в CRISPR-кассету in vitro, но структура преспейсеров in vivo оставалась неизвестной.

Ученые из Сколковского института науки и технологий и Университета Ратгерса (США) разработали метод выделения из клеток коротких фрагментов ДНК и высокопроизводительного определения их последовательности (FragSeq). Специалисты провели CRISPR/Cas адаптацию у кишечной палочки Escherichia coli и применили метод FragSeq для анализа накопленных фрагментов ДНК в клетках. Результаты показали, что из участков ДНК, окружающих протоспейсер, образуются короткие преспейсеры. Их последовательности совпали с последовательностями спейсеров, встроенных в CRISPR-кассету в ходе адаптации. Выявленные преспейсеры имели характерную асимметричную структуру. Предполагается, что такая организация необходима для встраивания нового спейсера, узнавания чужеродных молекул и их разрушения.

«Дальнейшие исследования будут направлены на то, чтобы получить полную картину молекулярных взаимодействий в процессе CRISPR/Cas адаптации, — говорит Анна Ширяева, аспирантка Сколковского института науки и технологий. — Это позволит исследовать принципы адаптивного иммунитета у бактерий и развивать технологию для направленного редактирования генома».

Новости и материалы
Траулер затонул недалеко от побережья Калининградской области
Сын Стивена Сигала тайно женился в России на модели
Экс-замглавы Минпросвещения Ракову приговорили к пяти годам колонии
Автомобили «Москвич» вошли в рейтинг самых популярных авто после резкого снижения цен
В Польше заявили, что Россия готовится к конфликту с «оборонительным альянсом» НАТО
Еврокомиссия признала, что не смогла поставить Киеву 1 млн боеприпасов за год
Путин заявил о попытке ВСУ устроить террористический рейд у границ России
В Латвии пожелали России поражения на Украине
В Мурманске задержали главу филиала Росморпорта из-за взятки
Пассажир не смог найти посадочный талон и устроил скандал в екатеринбургском аэропорту
Канье Уэст оголил ягодицы своей жены перед публикой
Российский зерновой союз назвал последствия новых пошлин ЕС на зерно из РФ
Муж экс-солистки «Тату» пошутил, что сделал операцию у Хайдарова: «Огребу»
Американский военный признал, что Запад не готов вести сложные бои, как на Украине
МОК назвал Игры дружбы циничной попыткой России политизировать спорт
Путин заявил, что нужно наращивать боеготовность не только на суше, но и на море
Путин назвал главную гарантию выполнения стоящих перед Россией задач
ЦБ Армении запретил обслуживать карту «Мир» из-за возможных санкций США
Все новости