Bacteriile stăpînește imunitatea dobândită • • Helen Naimark știință știri despre „elemente» •

Bacteriile sunt protejate de viruși care încearcă să identifice paraziți, chiar înainte de a introduce ADN-ul lor in celula. Dar, în cazul în care infecția este încă acolo, bacteriile folosesc un alt tip de protecție; este asigurată de prezența în locus specific CRISPR celulei. Fotografii de pe site-ul www.hybridmedicalanimation.com

In ultimii ani, biologi explorează în mod activ de tip special deschis recent de imunitate in bacterii si Archaea. Răspunsul imun este furnizat de gene speciale ARN sunt localizate în loci specific, cunoscut sub numele de CRISPR. Aceste RNAs recunosc ADN-ul străin și de a ajuta-l distrugă. Este remarcabil faptul că introducerea unui nou virus forma noi gene relevante in sistem CRISPR in bacterii infectate si celula părinte transmite imunitatea dobândită este moștenită. Sistemul CRISPR are, de asemenea, un mecanism de built-in pentru a proteja ADN-ul lor de la distrugere autoimună.

Imunitatea ajuta toate ființele vii pentru a face față cu introducerea de agenți străini, inclusiv, și paraziți. Sistemul imunitar - o mașină de biochimic complex; la animalele mai mari se urmărește detectarea rapidă a parazitului și a crescut producția de anticorpi care ajuta la neutralizarea acestuia. link Majore vertebratelor imune mașină - anticorpi generatie relevante, specifice - o natură ingenioasă a invenției: milioane de limfocite existente selectate una sau mai multe dintre acestea, în care proteinele antigenului de suprafață sunt complementare parazit rădăcină luate. Formarea cauzelor antigen-anticorp crescut reproducere a acestui tip de limfocite, care asigură un răspuns imun rapid.

Sursa remarcabila diversitate de limfocite sunt nenumărate combinații ale mai multor segmente scurte ale secvențelor de nucleotide din care sunt colectate în maturare Genele anticorpului de limfocite. gene separate Astfel, celula nu este menținută în mod necesar pentru fiecare anticorp poate stoca un set de semifabricate, apoi, atunci când este necesar, alegeți combinația dorită a pieselor. Părinții trec descendenților este seturi goale. Prin urmare, pentru durata de viață a imunității dobândite nu poate fi moștenită, moștenit doar posibilitatea să-l cumpere. Acesta este cazul în vertebrate.

animale și plante nevertebratelor cea mai mare parte imunitatea înnăscută (a se vedea plante imunitar.), Și dacă există elemente de imunitate de adaptare, in curs de dezvoltare pe parcursul duratei de viață a uneltelor de protecție a corpului nu se transmite de la mama la urmasi - este moștenit numai capacitatea de a le produce. Dar, bacterii si Archaea, așa cum reiese din studiile recente, capabile să transmită imunitatea dobândită este moștenită, demonstrând astfel una dintre rarele ocazii această „moștenire„lamarkovskogo (vezi. Moștenirea caracteristicilor dobândite).

loci CRISPR constau din mai multe repetiții palindrom neconsecutive, între care există lacune - distanțieri. Distanțierul este o scurtă secțiune a unui ADN viral sau plasmidic. Dimensiunea CRISPR-repetare estimată 23-47 perechi de nucleotide și distanțierele - de la 21 la 72 de perechi de nucleotide. Numărul grupărilor „repeat / distanțier“ poate ajunge la 375, dar, de obicei, mai puțin de 50. în genomul bacterian nu poate fi una, ci mai multor loci, CRISPR.

In vecinatatea CRISPR situate gene proteine ​​speciale numite Cas (CRISPR asociate). De obicei, Cas - l nucleaza. polimerază. nucleotidă-proteine ​​de legare; de multe ori, acest grup reunește aproximativ 40 de familii de proteine.

Replay-CRISPR secvențe sunt foarte conservatoare din fiecare specie de bacterii, dar variaza foarte mult de la o specie la alta.

Schema doi loci Streptococcus thermophilus. conținând gene asociate CRISPR si cas. Culoarea gri indică un geniu cas, negru - CRISPR-secvență. Sub dreptunghiurile negre scoase din structura detaliată a CRISPR. diamante negre - o repetă palindrom, și dreptunghiuri mici albe - distanțiere, care sunt situsuri de plasmidă sau ADN viral. Literele de mai jos secvența de nucleotide denotă secvențe palindromice, și o structură în formă de buclă pe dreapta arată structura secundară a ARN-ului se repeta palindrom. Figura din articol discutat în știință

În următorii doi ani, oamenii de știință au dovedit că loci CRISPR evoluează ca răspuns la activitatea virusului, astfel încât compoziția și dispunerea distanțierele indică o istorie de diferite atacuri de viruși. Astfel, interacțiunea dintre virusuri și plasmide dă naștere străin imunitate, care este stocată într-un număr de generații de tulpina prezent. Oamenii de știință au speculat ceea ce ar putea fi mecanismul de achiziție și moștenirea de imunitate.

În primul rând, în formarea imun-proteine ​​implicate CAS. Inactivarea un geniu cas conduce la o reducere sau o pierdere a capacității de a integra distanțierele ca ADN viral sau plasmidic. În cazul în care celula intră în ADN-ul străin, proteinele CAS primul lucru pe care-l recunosc. Apoi au tăiat porțiunea din ADN-ul străin și de a fi terminat în locul CRISPR unei noi unități de lucru „repeat / distanțier“. Actualizați descendenții ADN bacterian suplimentar paralelismul și moștenite în mod normal de bacterie. Când transcrierea ARN-ului CRISPR lanț format (CRISPR-ARN sau crRNK), care este apoi tăiată în bucăți scurte, constând din două jumătăți de repetare palindrom și distanțare sandvici între ele. Această tăiere efectuat, de asemenea, proteine ​​CAS.

Rezultatul este un set impresionant de scurt crRNK diverse distanțiere virale. Printre ei este una care a fost schimbat fericit intr-o infectie recenta. crRNK combinate cu unele CAS-proteine. Dacă o astfel de celulă virusul pătrunde din nou, ARN corespunzător care poartă distanțierul află porțiunea complementară a ADN-ului viral și inactivarea CAS-proteină și asigură eliminarea ADN parazitare. Este de la sine înțeles că recunoașterea ADN-ului străin, folosind crRNK efectuat mai eficient și mai rapid decât recunoașterea inițială din care formarea imunității.

Se poate imagina că într-o anumită parte a atacului virusului, o unitate de lucru „repeat / distanțier“ va fi menținut într-un număr de generații (mutații alterează aceasta, vor fi examinate de selecție). În cazul în care parazit au fost rare sau exotice, unitatea corespunzătoare „Repeat / distanțier“ acumula rapid mutatii, nu mai funcționeze sau să dispară cu totul. Deci, CRISPR-imunitate - un sistem de auto-reglare. Interacțiunea dintre bacterii și viruși face genomul lor evoluează extrem de rapid.

Mai recent, oamenii de stiinta americani de la Universitatea Northwestern (Evanston, Illinois) au descoperit modul in care bacteriile reușesc să evite reacție autoimună în crRNK funcțională. Ipotetic crRNK trebuie să recunoască site-ul de „nativ“ CRISPR locus în cromozomul bacterian și dezactivați-l. Dar acest lucru nu se întâmplă. Sa constatat că, în recunoașterea ADN-ului străin implică nu numai distanțierele, ci și Restricționarea repetă palindrom resturi de separare. Dacă asocierea crRNK ADN-ul complementar distanțierul nu este numai, ci, de asemenea, nucleotidele din jur, crRNK învață ADN-ul „nativ“ și atacul imun are loc. În cazul în care colegii doar un distanțier crRNK, înseamnă lanțul străin, apoi proteine ​​Cas scapa de ADN parazitare.