Banyak muka sistem pertahanan bakteria

Banyak muka sistem pertahanan bakteria
Banyak muka sistem pertahanan bakteria

Video: Banyak muka sistem pertahanan bakteria

Video: Banyak muka sistem pertahanan bakteria
Video: BIOLOGI Kelas 11 - Sistem Pertahanan Tubuh (PART 1) | GIA Academy 2023, September
Anonim

Malah bakteria mempunyai sejenis "sistem imun" yang mereka gunakan untuk mempertahankan diri daripada penceroboh yang tidak diingini - dalam kes mereka, virus. Para saintis di Pusat Penyelidikan Jangkitan Helmholtz (HZI) di Braunschweig, Jerman, kini dapat menunjukkan bahawa sistem pertahanan ini jauh lebih pelbagai daripada yang difikirkan sebelum ini dan ia datang dalam pelbagai versi. Matlamat mereka adalah untuk menggunakan pelbagai versi gen CRISPR-Cas yang baru ditemui untuk manipulasi sasaran maklumat genetik, terutamanya untuk tujuan perubatan.

Fungsi utama sistem imun manusia adalah untuk melindungi kita daripada bakteria, virus dan patogen lain yang menyerang. Untuk melaksanakan tugasnya, sistem telah berkembang menjadi ensembel sel, utusan dan molekul antibodi yang sangat kompleks yang mampu mengenali patogen yang berbeza, mempertahankan kita daripadanya dan menyimpan maklumat tentangnya.

Malah bakteria itu sendiri diancam oleh patogen: Virus tertentu, bacteriophages (harfiahnya, "pemakan bakteria"), telah menjadi khusus untuk menyerang sel bakteria dan membiak di dalamnya. Untuk menyingkirkan tetamu yang tidak diingini ini, banyak spesies bakteria menggunakan senjata molekul yang berfungsi mengikut prinsip yang sama seperti yang dilakukan oleh sistem imun.

Enzim Cas mengenali molekul DNA yang mengandungi maklumat genetik bukan diri, mis. daripada bakteriofaj, dan membelahnya di tapak tertentu. Untuk mengenali molekul-molekul ini, salinan molekul bahagian spesifik dan ciri DNA asing diperlukan. Salinan ini, sejenis "profil molekul" DNA bakteriofaj dan bahan genetik asing lain, wujud sebagai RNA, blok binaan selular yang penting, yang digunakan, antara lain, sebagai tapak penyimpanan sementara maklumat genetik.

Templat untuk profil ini disimpan dalam gen bakteria itu sendiri, khususnya di kawasan tersebut yang dipanggil oleh saintis sebagai CRISPR (yang bermaksud "ulang palindromik kecil yang saling berkelompok secara teratur" atau, lebih ringkas, "susunan biasa kecil, ulangan simetri" dalam urutan blok binaan DNA). Bersama-sama, enzim dan RNA profil membentuk sistem CRISPR-Cas.

Kini, kumpulan kerja Prof. Emmanuelle Charpentier telah meneroka genom beberapa ratus spesies bakteria dalam pencarian gen CRISPR-Cas - dan telah membuat beberapa penemuan. "Kami dapat mengenal pasti gen CRISPR-Cas baharu dalam beberapa spesies bakteria, " kata Charpentier, seorang penyelidik HZI yang juga mengajar di Hannover Medical School (MHH). Antara spesies ini adalah kuman yang sangat digeruni seperti Streptococcus pyogenes dan patogen meningitis, Neisseria meningitidis. "Kami telah mengenal pasti beberapa gen ini dengan bantuan komputer dengan memeriksa urutan DNA yang diketahui bakteria berkenaan." Kesimpulan Charpentier: "Sistem CRISPR bukan sahaja tersebar luas di kalangan bakteria, ia juga wujud sebagai rangkaian versi berbeza yang luar biasa."

Mengetahui tentang versi berbeza ini bukan sahaja untuk kepentingan akademik tetapi juga boleh menjadi sangat berguna untuk teknologi gen: "Sistem CRISPR-Cas mampu membelah DNA di tapak yang sangat spesifik, " jelas Charpentier. "Enzim Cas sudah boleh diubah suai sedemikian rupa sehingga ia menjadi aktif bukan sahaja dalam bakteria tetapi juga dalam kultur sel haiwan dan manusia." Jika enzim jenis ini secara khusus dilengkapi dengan "profil" RNA baharu, ia akan membelah genom sel pada tapak yang ditakrifkan dengan tepat. "Jika anda kemudian menggunakan mekanisme pembaikan selular khusus untuk membaiki untaian DNA dan menyambungkan hujungnya yang longgar, anda kemudiannya boleh secara khusus memperkenalkan bahagian gen baharu ke dalam DNA selular."

Ini membuka banyak pilihan untuk bentuk terapi baharu. "Saya pasti teknologi CRISPR-Cas mempunyai potensi yang sangat besar," kata Charpentier. "Terutama untuk aplikasi perubatan seperti terapi gen."

Disyorkan: