En nyopdaget form for immunitet hjælper med at forklare, hvordan bakterier bekæmper vira

Bakterier bruger en nyopdaget type immunitet til at bekæmpe vira. Denne opdagelse kan forbedre vores forståelse af bakteriel evolution og bane vejen for en ny slags antiviral medicin.

Profager er virale genomer, der er smeltet sammen til bakterielle genomer. De kan lejlighedsvis genoplive og frigive nye viruspartikler, hvilket bringer bakterierne, der er vært for dem, i fare. CRISPR-Cas-systemer, der fungerer som et adaptivt immunsystem i bakterier, forsvarer sig mod disse overgreb ved at målrette og skære viralt DNA.

Forskere ved ETH Zürich opdagede dog, at bakterier også anvender en anden immunitetsmekanisme, som de kaldte type III-A CRISPR-Cas-systemet, ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i tidsskriftet "Cell". Denne metode adskiller sig fra det konventionelle type II CRISPR-Cas-system ved, at den bruger et særskilt sæt af proteiner og målretter mod RNA i stedet for DNA.

Type III-A CRISPR-Cas-systemet blev undersøgt af forskere ledet af Martin Jinek, professor i biokemi ved ETH Zürich, ved hjælp af modelbakterien Escherichia coli (E. coli). De opdagede, at systemet beskytter E. coli mod virussen kendt som P1 ved at identificere og ødelægge viralt RNA.

Et enkelt protein kendt som Csm6 er ansvarlig for mekanismens funktion. Csm6 har tidligere vist sig at udføre andre opgaver, men dets deltagelse i immunitet var uventet. Csm6 søger efter RNA-sekvenser, der ligner bakteriegenomet, og målretter mod viralt RNA til ødelæggelse, når det er bundet til at lede RNA-molekyler.

Type III-A CRISPR-Cas-systemet er særligt interessant, fordi det ikke kræver, at CRISPR-RNA'et matcher mål-RNA'et perfekt. I stedet anvender den en vaklende baseparringsmetode, der muliggør målretning af en række RNA-sekvenser med et enkelt guide-RNA.

Denne wobble-baserede målretningsteknik giver type III-A CRISPR-Cas-systemet en konkurrencefordel, når det skal håndtere hurtigt udviklende vira. Vira ændrer ofte deres RNA-sekvenser for at undgå påvisning med andre immunologiske mekanismer. Type III-A CRISPR-Cas-systemet kan imidlertid identificere og målrette et større udvalg af virale RNA-former takket være dets evne til at acceptere mismatches.

Fundet af type III-A CRISPR-Cas-systemet kan påvirke, hvordan vi tænker på bakteriel udvikling og skaber ny medicin. Udviklingen af ​​bakterier, for eksempel, kunne være blevet påvirket af denne forsvarsmetode. De mange forskellige målsekvenser, som type III-A CRISPR-Cas-systemet kan adressere, kan også gøre det til en god kandidat til udvikling af nye antivirale lægemidler.

Type III-A CRISPR-Cas-systemets opdagelse kan åbne døren til mere forskning i bakteriel immunitet samt udvikling af nye antivirale terapier. Derudover tjener det som en påmindelse om naturens kompleksitet og opfindsomhed i kampen mod sygdom.