CRISPR-Cas系統(tǒng)是一種在許多細菌中發(fā)現(xiàn)的免疫系統(tǒng)。它可以保護免受病毒和其他分子寄生蟲的侵害，這些寄生蟲可以侵入細菌并接管其基因組。在這些系統(tǒng)中，免疫是由復雜的多蛋白分子機制介導的，該機制使用RNA分子作為分子指導來識別入侵者并將其靶向破壞。到目前為止，人們已經知道復合物本身具有核酸酶活性 - 它可以直接降解入侵病毒的DNA和RNA?，F(xiàn)在，由蘇黎世大學的Martin Jinek領導的國際研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新機制，入侵者將被摧毀。

信號分子激活另外的抗病毒酶

CRISPR-Cas系統(tǒng)的靶向機制由衍生自聚集的規(guī)則間隔短回文重復序列(CRISPR)和CRISPR相關蛋白(Cas)的RNA序列組成。雖然CRISPR RNA識別入侵者的遺傳物質，但Cas蛋白質像分子剪刀一樣切割它。在CRISPR-Cas系統(tǒng)的一個子集(稱為III型)中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個驚人的發(fā)現(xiàn)。當靶向機器識別入侵者時，它會合成一個“第二信使”：一個小的環(huán)狀RNA分子。這種信號分子可以在細菌細胞內擴散，并激活另一種叫做Csm6的RNA降解酶，然后有助于破壞病毒的RNA。

與人類先天免疫系統(tǒng)相似的機制

“通過這種方式，當被感染的細菌細胞中的CRISPR-Cas系統(tǒng)變得不堪重負時，”Martin Jinek解釋說，“它通過第二信使發(fā)出警報，以獲得另一種防御機制的幫助以消滅病毒。” 在他們的研究中，研究人員能夠確定細菌中前所未有的防御機制。此外，之前從未在自然界中觀察到由CRISPR-Cas系統(tǒng)產生的第二信使分子。此外，新發(fā)現(xiàn)的細菌防御機制與在人類先天免疫系統(tǒng)中起作用的眾所周知的抗病毒機制具有一些意想不到的相似性。“因此，細菌以自己的方式，以與人體細胞相似的方式對抗病毒感染，”Jinek補充道。