1. Detektion av främmande DNA:
– Bakterier övervakar ständigt sin intracellulära miljö med avseende på närvaron av främmande genetiskt material, såsom viralt DNA eller RNA.
2. CRISPR RNA (crRNA) produktion:
– När en viral invasion upptäcks kopieras specifika segment av det främmande DNA:t och integreras i bakteriens eget DNA som CRISPR-spacers.
- Dessa CRISPR-spacers transkriberas sedan till små CRISPR-RNA (crRNA), som var och en innehåller en kort sekvens som är komplementär till en region inom det främmande DNA:t.
3. Kaskadkomplex montering:
- CrRNA bildar komplex med Cas-proteiner, en grupp proteiner som är nödvändiga för CRISPR-Cas-immunitet.
- Dessa komplex är kända som Cascade (CRISPR-associerat komplex för antiviralt försvar) eller CRISPR-Cas effektorkomplex.
4. Måligenkänning och bindning:
- Cascade-komplexet skannar den intracellulära miljön efter närvaron av virala nukleinsyror.
- När en crRNA-sekvens matchar en komplementär sekvens inom det virala DNA:t eller RNA:t binder komplexet till målet.
5. Nukleasaktivitet:
- När det väl är bundet till målet utlöser Cascade-komplexet nukleasaktivitet, vanligtvis medierad av Cas-nukleaser som Cas9 eller Cas12.
- Dessa nukleaser genererar dubbelsträngade DNA-avbrott (DSB) eller enkelsträngade DNA-nicks vid målstället, vilket effektivt klyver de virala nukleinsyrorna.
6. Interferens och nedbrytning:
- Klyvningen av viralt DNA eller RNA stör viral replikation och transkription, vilket stör virusets förmåga att föröka sig i bakteriecellen.
- De fragmenterade virala nukleinsyrorna bryts ytterligare ned av cellulära exonukleaser och nukleaser, vilket leder till nedbrytning och eliminering av det invaderande viruset.
Genom att använda CRISPR-Cas-system kan bakterier känna igen och rikta in sig på specifika virussekvenser, inducera riktad DNA-klyvning och slutligen eliminera virusinfektionen. Dessa immunförsvarsmekanismer spelar en avgörande roll för att skydda bakterier mot olika virushot och bidrar till den totala överlevnaden och anpassningen av bakteriepopulationer.
