Profager är virala genom som har smält samman till bakteriella genom. De kan ibland återuppliva och frigöra nya viruspartiklar, vilket äventyrar bakterierna som är värd för dem. CRISPR-Cas-system, som fungerar som ett adaptivt immunsystem hos bakterier, försvarar sig mot dessa angrepp genom att rikta in sig på och skära upp viralt DNA.
Men forskare vid ETH Zürich upptäckte att bakterier också använder en andra immunitetsmekanism, som de kallade typ III-A CRISPR-Cas-systemet, enligt en studie som publicerades i tidskriften "Cell". Denna metod skiljer sig från det konventionella CRISPR-Cas-systemet av typ II genom att den använder en distinkt uppsättning proteiner och mål-RNA istället för DNA.
Typ III-A CRISPR-Cas-systemet studerades av forskare under ledning av Martin Jinek, professor i biokemi vid ETH Zürich, med hjälp av modellbakterien Escherichia coli (E. coli). De upptäckte att systemet skyddar E. coli från viruset som kallas P1 genom att identifiera och förstöra viralt RNA.
Ett enda protein känt som Csm6 är ansvarigt för mekanismens funktion. Csm6 har tidigare visat sig utföra andra uppgifter, men dess deltagande i immunitet var oväntat. Csm6 söker efter RNA-sekvenser som liknar bakteriegenomet och riktar sig mot viralt RNA för förstörelse när det binds till vägledande RNA-molekyler.
Typ III-A CRISPR-Cas-systemet är särskilt intressant eftersom det inte kräver att CRISPR-RNA:t matchar mål-RNA:t perfekt. Istället använder den en vinglig basparningsmetod som möjliggör inriktning av en mängd olika RNA-sekvenser med ett enda guide-RNA.
Denna wobble-baserade inriktningsteknik ger typ III-A CRISPR-Cas-systemet en konkurrensfördel vid hantering av snabbt utvecklande virus. Virus ändrar ofta sina RNA-sekvenser för att undvika upptäckt av andra immunologiska mekanismer. Typ III-A CRISPR-Cas-systemet kan dock identifiera och rikta in sig på ett större utbud av virala RNA-former tack vare dess förmåga att acceptera felmatchningar.
Fyndet av typ III-A CRISPR-Cas-systemet kan påverka hur vi tänker om bakteriell utveckling och skapar nya mediciner. Utvecklingen av bakterier, till exempel, kan ha påverkats av denna försvarsmetod. Mångfalden av målsekvenser som typ III-A CRISPR-Cas-systemet kan adressera kan också göra det till en bra kandidat för utveckling av nya antivirala läkemedel.
Upptäckten av typ III-A CRISPR-Cas-systemet kan öppna dörren för mer forskning om bakteriell immunitet samt utveckling av nya antivirala terapier. Dessutom fungerar den som en påminnelse om naturens komplexitet och uppfinningsrikedom i kampen mot sjukdom.
