Фермент CRISPR защищает бактерии, заставляя заражённые клетки атаковать самих себя

Фермент, который бактерии используют для защиты от вирусов, действует, нацеливаясь не только на вирус, но и на саму бактерию. Он вводит бактерию в состояние покоя, делая её негостеприимным местом для размножения вирусов. Это защищает бактерии от мутировавших вирусов, которые обходят другие иммунные защиты, сообщают исследователи 29 мая 2019 года в журнале Nature.

Фермент Cas13, открытый в 2015 году, является частью семейства белков, включающего Cas9, известный своей ролью в редактировании генов. В природе Cas-белки — ключевая часть иммунной системы бактерий, отключающая вирусы, разрезая их ДНК или РНК.

Cas13 отличается от большинства Cas-белков: он режет РНК, а не ДНК, и действует как «мачете», нанося как целевые, так и случайные разрезы. Исследователи из Университета Рокфеллера выяснили, что эта кажущаяся случайность — ценный защитный инструмент.

В то время как большинство ферментов Cas защищают бактерии, останавливая размножение вирусов, Cas13 отключает саму бактерию-хозяина. Это важно, потому что вирусы могут легко ускользнуть от систем CRISPR — для этого достаточно единственной мутации в целевой области. Cas13 способен ловить таких «беглецов».

Исследователи показали, что Cas13 массово разрезает РНК, произведённую как вирусом, так и клеткой-хозяином. Даже когда фермент разрезал участки РНК, не важные для вируса, размножение вируса всё равно останавливалось. Это указывало на то, что клетка-хозяин каким-то образом блокирует репликацию вируса.

Когда учёные создали мутировавшие вирусы, которых Cas13 не мог распознать, те успешно размножались в бактериях Listeria. Однако добавление нормальных, немутировавших вирусов вместе с мутантными защищало клетки от инфекции — они активировали Cas13, который начинал рубить всю РНК в клетке.

Без РНК бактериальные клетки не могли продолжать расти и функционировать. В нефункционирующих клетках мутантный вирус также не мог размножаться. Неясно, могут ли клетки восстановиться после такого состояния покоя или же они в конечном итоге погибают. Но, останавливая репликацию вирусов, эти клетки защищают всю бактериальную популяцию от угрозы.