CRISPR或定期聚集空間短回文的重復(fù)序列,是細(xì)菌免疫的重要組成部分,旨在抵御外來(lái)DNA。在細(xì)菌中,CRISPR行為就像在人類(lèi)細(xì)胞作為一把剪刀,在他們的情況減少感染DNA鏈的目標(biāo)。雖然研究人員已經(jīng)知道CRISPR中發(fā)現(xiàn)大約一半的細(xì)菌在野外,他們不了解分子CRISPRs和入侵的病毒和噬菌體。

同時(shí)在兩篇論文發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上7月19日,研究人員從獨(dú)立團(tuán)體現(xiàn)在當(dāng)攻擊CRISPR-containing細(xì)菌噬菌體合作的證據(jù)。他們發(fā)現(xiàn),克服由CRISPR破壞,噬菌體通過(guò)加入部隊(duì)適應(yīng)迅速感染細(xì)菌,有時(shí)一個(gè)噬菌體犧牲本身作為底漆噬菌體。舊金山加利福尼亞大學(xué)的兩個(gè)研究小組(UCSF)和?？巳卮髮W(xué)的細(xì)菌和噬菌體在England-focus免疫關(guān)系使用CRISPR和anti-CRISPR蛋白質(zhì)。

加州大學(xué)

加州大學(xué)舊金山分校的研究人員意外發(fā)現(xiàn)噬菌體配合對(duì)CRISPR贏得戰(zhàn)斗的時(shí)間和數(shù)量。是一個(gè)有效的免疫策略,必須迅速回應(yīng)CRISPR-containing細(xì)菌噬菌體的挑戰(zhàn),必須這樣做前噬菌體殺死細(xì)??。“這是一個(gè)相當(dāng)fast-ticking時(shí)鐘和一個(gè)數(shù)字游戲,”加州大學(xué)舊金山分校的約瑟夫Bondy-Denomy說(shuō)。“CRISPR蛋白質(zhì)很快找到病毒DNA,如果這不會(huì)發(fā)生,那么病毒將繼續(xù)和殺死細(xì)胞。”

團(tuán)隊(duì)研究銅綠假單胞菌,細(xì)菌已知pre-express幾百CRISPR分子之前感染。它可以立即行動(dòng)當(dāng)一個(gè)噬菌體基因組進(jìn)入細(xì)胞。在其他一些細(xì)菌,CRISPR啟動(dòng)只有當(dāng)感染噬菌體。

每個(gè)CRISPR蛋白質(zhì)復(fù)雜的包含一個(gè)不同的指導(dǎo)RNA從一群大約30指導(dǎo)RNA在這種類(lèi)型的細(xì)菌。CRISPR系統(tǒng)是有效的,它必須找到目標(biāo)匹配其指導(dǎo)RNA。細(xì)胞時(shí)取得的勝利CRISPR機(jī)械有了正確的指導(dǎo)RNA匹配恰好是感染的噬菌體在那一刻,結(jié)合DNA噬菌體,并削減它。“噬菌體的挑戰(zhàn)是產(chǎn)生anti-CRISPR蛋白質(zhì)(Acr)很快為了防止這種削減的發(fā)生,“Bondy-Denomy說(shuō),幾年前第一次發(fā)現(xiàn)anti-CRISPR抑制劑蛋白質(zhì)。在這個(gè)研究,他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),它是一個(gè)噬菌體基因組是不可能產(chǎn)生這些anti-CRISPR蛋白足夠快,因?yàn)镃RISPR蛋白質(zhì)已經(jīng)等待。

“我們認(rèn)為正在發(fā)生的是,第一個(gè)噬菌體就像一個(gè)神風(fēng)特攻隊(duì)噬菌體,“Bondy-Denomy說(shuō)。“它被破壞了,但是一路上它開(kāi)始產(chǎn)生一些anti-CRISPR化合物將中和一些CRISPRs因此幫助其親屬,隨后噬菌體感染。”他的團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的模型中第一個(gè)噬菌體有助于下一個(gè)噬菌體的成功雖然第一個(gè)噬菌體死了。無(wú)論誰(shuí)贏得了戰(zhàn)斗CRISPR和噬菌體之間由一個(gè)臨界點(diǎn)之間CRISPR和anti-CRISPR分子參與的數(shù)量和速度。此外,研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并不是所有anti-CRISPR分子行為??相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,添加另一個(gè)元素的平衡。

加州大學(xué)舊金山分校的研究人員相信這噬菌體合作是利他主義的一種形式,以確保持續(xù)復(fù)制在一個(gè)主機(jī)而不是以前在病毒報(bào)告或噬菌體模型,這通常被認(rèn)為是惰性核酸蛋白質(zhì)外殼。他們希望這一發(fā)現(xiàn)能刺激病毒領(lǐng)域的工作,特別是那些致力于人類(lèi)病毒。

?？巳卮髮W(xué)

在?？巳卮髮W(xué)的微生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌感染綠膿桿菌的噬菌體粒子能夠共同努力,克服抗病毒CRISPR防御。

的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)Edze Westra和Stineke Van Houte,一些決定細(xì)菌CRISPR機(jī)械部分免疫anti-CRISPR-encoding噬菌體。他們證明這些噬菌體克服CRISPR配合第一個(gè)噬菌體阻斷宿主CRISPR免疫系統(tǒng),留下一個(gè)CRISPR-immunosuppressed細(xì)菌宿主第二個(gè)噬菌體可以成功復(fù)制。

鑒于一個(gè)噬菌體本身不能完全壓倒CRISPR,克服它需要噬菌體“團(tuán)隊(duì)合作”,建立人口感染細(xì)菌。隨著CRISPR-immunosuppressed細(xì)菌數(shù)量的主機(jī)在人口增長(zhǎng),越來(lái)越多的噬菌體感染成功,使感染擴(kuò)散。因此,一定數(shù)量的噬菌體最初需要的環(huán)境中噬菌體感染蔓延到整個(gè)細(xì)菌種群。最初所需的噬菌體,這標(biāo)志著一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),決定是否發(fā)生感染噬菌體不斷復(fù)制還是會(huì)死。

?？巳卮髮W(xué)的研究人員認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)是一個(gè)突破,可能有助于改善噬菌體療法一直被研究和測(cè)試致病性細(xì)菌感染的治療。“發(fā)現(xiàn)噬菌體共同行動(dòng)解除細(xì)菌的免疫系統(tǒng)非常驚訝我們和可以幫助提高策略使用噬菌體治療細(xì)菌感染人類(lèi),用于治療的劑量的噬菌體將決定如果噬菌體可以成功地消除細(xì)菌感染,”Van Houte說(shuō)。