В течение многих лет исследователи ломали голову над противоречивыми результатами о работе типа иммунной системы, обнаруженной у многих видов бактерий. Некоторые данные показали, что, когда вирус вторгается в бактериальную клетку, этот механизм, известный как CRISPR-Cas типа III, воздействует на ДНК вируса, не позволяя ему адаптироваться к механизму бактерий, чтобы копировать себя и заразить больше бактерий.
Но другие эксперименты показали, что CRISPR-Cas типа III может вывести из строя вирус только путем расщепления вирусной РНК.Лучано Марраффини и Пулами Самай, оба из Рокфеллера, хотели разобраться в этой загадке. В своих экспериментах научный сотрудник Самай проверил расщепление ДНК и РНК системой CRISPR-Cas типа III.
Но она добавила ключевой ингредиент, которого раньше не было ни у кого, белок, известный как РНК-полимераза, который клетка использует для транскрипции ДНК в РНК. Она и Марраффини, глава лаборатории бактериологии, увидели, что CRISPR-Cas действительно расщепляет РНК, произведенную из ДНК вируса, но также расщепляет ДНК вируса.По словам Марраффини, у такой двусторонней системы есть свои преимущества.
По его словам, многие вирусы интегрируются в геномы инфицированных ими клеток и остаются бездействующими, не причиняя никакого вреда. Фактически, эти вирусы могут быть полезны для бактерий, например, перенося токсины, которые помогают бактериям способствовать их собственному выживанию. Токсин дифтерии, например, секретируется некоторыми видами бактерий, но ген, кодирующий токсин, происходит от вируса. «Требуя, чтобы вирусы начали транскрибировать свою ДНК в РНК, прежде чем отключать их, система CRISPR-Cas типа III оставляет спящие вирусы нетронутыми, позволяя им продолжать приносить пользу бактериям, в которых они находятся», — отмечает он.
По словам Марраффини, изучение деталей того, как микробы выполняют свои функции, может иметь важные последствия для здоровья и науки. Помимо того, что микробы представляют собой невероятно многочисленную форму жизни на планете, питающую здоровье и болезни всех видов и экосистем, они стали источником ряда технологических инструментов, которые произвели революцию в науке и медицине.«Более сорока лет назад ученые открыли ферменты, которые сокращают ДНК при изучении вирусов, заражающих бактерии, что послужило вдохновением для создания нового класса инструментов, которые произвели революцию в биомедицине», — говорит Марраффини.
Теперь новая технология, основанная на CRISPR-Cas другого типа, возглавляет новую волну этой революции, позволяя ученым быстро и легко манипулировать геномами способами, которые они никогда не могли раньше. «Это свидетельство того, как основная биология микробов может быть очень полезной. Микробы являются важной частью биологии на планете, и важно понимать, как они работают».
