Бактерии владее придобили имунитет • • Хелън Naimark наука новини на "елементи» •

Бактериите са защитени от вируси, които се опитват да идентифицират паразитите още преди да въведе своята ДНК в клетката. Но ако инфекцията е все още там, бактериите използват различен вид защита; е предвидено от присъствието в локус специфичните клетъчната CRISPR. Снимки от сайта www.hybridmedicalanimation.com

През последните години, биолозите са активно проучване новооткрития специален вид имунитет при бактерии и архебактерии. Имунният отговор е снабдена със специални РНК гени са разположени в специфичен локуси, известен като CRISPR. Тези РНК признават чуждата ДНК и му помагат да се унищожи. Забележително е, че въвеждането на нов вирус образуват нови съответните гени в CRISPR система в заразената бактерия и родителска клетка предава придобития имунитет се предава по наследство. Системата за CRISPR има вграден механизъм за защита на собствената си ДНК от автоимунно унищожение.

Имунитет помага на всички живи същества, за да се справят с въвеждането на чужди агенти, включително и паразити. Имунната система - комплекс биохимични машина; до по-високи животни тя е насочена към бързото разкриване на паразита и увеличи производството на антитела, които му помагат да се неутрализира. Майор връзка имунни машина гръбначни - поколение съответните специфични антитела - един изобретателен същността на изобретението: милиони съществуващите лимфоцити избрани един или повече от тях, в които протеините на повърхността на антиген са комплементарни взети корен паразит. Образуването на антиген-антитяло причини повишено размножаване на този тип лимфоцити, която осигурява бърз имунен отговор.

Източникът на забележителен разнообразието на лимфоцити са безброй комбинации от няколко къси сегменти на нуклеотидните последователности на които се събират в зреене гени лимфоцитите антитела. По този начин, клетка не е задължително да се съхраняват отделни гени за всяко антитяло може да се съхранява набор от заготовки, и след това, когато е необходимо, да изберат желаната комбинация от детайли. Родителите предават на потомството е празно комплекти. Ето защо, за да не бъде наследен от живота на придобития имунитет, наследена само възможност да го купите. Такъв е случаят при гръбначните животни.

Безгръбначните животни и растения предимно вродения имунитет (виж имунната растения.), А ако има елементи на адаптивния имунитет, развиващи се по време на живота на предпазни средства на тялото не се предава от родител на дете - се наследява само способността да ги произвеждат. Но бактерии и архибактерии, както е разкрито в последните проучвания, с възможност за предаване на придобития имунитет се предава по наследство, което се демонстрира един от редките случаи, тази "lamarkovskogo" наследяване (вж. В наследството на придобитите характеристики).

CRISPR локуси се състоят от няколко несъседни палиндромни повторения, между които има пропуски - дистанционни елементи. Дистанционният елемент е къс участък на вирусна или плазмидна ДНК. размер CRISPR-повторение оценява 23-47 нуклеотидни двойки, и дистанционни елементи - от 21 до 72 нуклеотидни двойки. Броят на групи "повторение / Spacer" може да достигне 375, но обикновено по-малко от 50. В бактериалния геном не може да бъде един, но няколко локуси, CRISPR.

В близост CRISPR намира гени специални протеини, наречени Cas (CRISPR свързан). Обикновено Cas - това нуклеазата. полимераза. нуклеотид-свързващ протеини; често, тази група обединява около 40 семейства на протеини.

Повторения CRISPR последователности са много консервативни в рамките на всеки вид бактерии, но се различават значително от видове.

Схема два локуса Streptococcus Thermophilus. съдържащ CRISPR свързани гени и CAS. Сив цвят показва гения CAS, черен - CRISPR-последователност. По дъното на Черно правоъгълници извадени подробна структура на CRISPR. Черните диаманти - палиндромна повторения и малки бели правоъгълници - дистанционни елементи, които са обекти на плазмид или вирусна ДНК. Буквите под нуклеотидната последователност означават палиндромни последователности и примкова структура с форма отдясно показва вторичната структура на РНК палиндромната повторение. Разбера обсъжда статията в науката

През следващите две години учени са доказали, че локуси на CRISPR се развиват в отговор на вируса на дейност, така че съставът и разпределението на дистанционните показва историята на различни вирусни атаки. По този начин, взаимодействието на вируси и плазмиди чужденец води до имунитет, който се съхранява в няколко поколения на настоящото щам. Учените спекулират, това, което може да бъде механизма за придобиване и наследяване на имунитет.

Първо, в образуването на имунни протеини, участващи CAS. Инактивиране на CAS гений води до намаляване или загуба на способността да се интегрират дистанционните елементи като вирусен или плазмидна ДНК. Ако клетката навлиза в чужда ДНК, протеините CAS първото нещо, което да го разпознае. Тогава те отреже част от чуждата ДНК и се завърши в CRISPR траекторията на нова работна единица "повторение / Spacer". Актуализиране на бактериалната ДНК-нататъшно дублирани и обикновено наследяват потомци на бактерията. Когато транскрипция на РНК CRISPR образува верига (CRISPR РНК или crRNK), който след това се нарязва на малки парчета, състояща се от две половини палиндромната повторение и Spacer вмъкнати между тях. Това рязане също извършва CAS протеини.

Резултатът е впечатляващ набор от кратко crRNK различни вирусни дистанционни елементи. Сред тях е тази, която е била щастливо обменена в скорошно инфекция. crRNK комбинирани с някои CAS-протеини. Ако такава клетка вируса отново влиза, РНК, съответстващи лагер спейсера научава допълваща част на вирусната ДНК, и CAS-протеин инактивиране и предоставя на разположение паразитни ДНК. От само себе си се разбира, че признаването на чужда ДНК, използвайки crRNK извършва по-ефективно и по-бързо от първоначалното признаване, от които формирането на имунитета.

Човек може да си представим, че в определена част от атаката на вируса, работна единица "повторение / Spacer" ще се запази и в редица поколения (мутации го променят, ще бъдат проверени чрез избор). Ако паразита са редки или екзотичен, съответното звено "повторение / Spacer" бързо се натрупват мутации, да спрат да работят, или да изчезнат напълно. Така CRISPR-имунитет - самостоятелно регулиране на системата. Взаимодействието между бактерии и вируси прави техните геноми развиват изключително бързо.

Съвсем наскоро, американски учени от Северозападния университет (Еванстън) са открили как бактерии успяват да избегнат автоимунна реакция в функционираща crRNK. Хипотетично crRNK трябва да признаем, на мястото на "родния" CRISPR локус в бактериалната хромозома и да го деактивирате. Но това не се случва. Установено е, че при признаването на чужда ДНК включва не само дистанционните елементи, но и ограничава спейсерни структури палиндромни повторения. Ако сдвояването crRNK ДНК комплементарна на спейсера е не само, но и околните нуклеотиди, на crRNK научава "нативен" ДНК и имунната атаката случи. Ако приятелите просто спейсър crRNK, това означава, че чуждестранна верига, а след това Cas протеини се отървете от паразитни ДНК.