بینش جدیدی در مورد توسعه سیستم ایمنی CRISPR – ScienceDaily


با بینش جدید در مورد چگونگی تکامل و سازگاری ابزار ژنتیکی CRISPR – که امکان ویرایش مستقیم ژن های ما را فراهم می کند – اکنون یک قدم به درک اساس مبارزه دائمی برای بقا در طبیعت نزدیک شده ایم. نتایج را می توان در بیوتکنولوژی آینده استفاده کرد.

در سال 2020 ، جایزه نوبل شیمی به امانوئل شارپنتیه و جنیفر A. دودنا به دلیل کشف هایشان در مورد مکانیسم مولکولی CRISPR-Cas و استفاده از فناوری به عنوان ابزاری ژنتیکی اهدا شد. اگرچه CRISPR-Cas کاربردهای زیادی در بیوتکنولوژی و پزشکی پیدا کرده است ، اما از طبیعت نشات می گیرد ، جایی که به عنوان یک سیستم ایمنی میکروبی عمل می کند.

همانطور که سیستم ایمنی بدن ما عوامل بیماری زایی را که در اوایل زندگی در معرض آن بودیم به یاد می آورد ، CRISPR-Cas به میکروارگانیسم ها این توانایی را می دهد تا با ذخیره مقدار کمی DNA ویروسی در خود ، سریع به ویروس هایی که قبلاً با آنها برخورد کرده اند واکنش نشان دهند. ژنوم

CRISPR-Cas به طور طبیعی در اکثر باکتریها و همچنین به اصطلاح باستان دیده می شود. هنگامی که ما منشأ حیات روی زمین را مطالعه می کنیم ، باستان شناسی به ویژه جالب توجه است زیرا نوعی “حلقه گمشده” بین باکتری ها و سلول های یوکاریوت های بالاتر مانند ما را تشکیل می دهد. بنابراین ، مطالعات روی این موجودات می تواند ایده مهمی از چگونگی تکامل سیستم ایمنی CRISPR-Cas طی صدها میلیون سال به ما ارائه دهد.

نتایج جدید نشان می دهد که چرا سموم در بین ژن های CRISPR-Cas وجود دارد

نتایج تحقیقات جدید محققان گروه زیست شناسی مولکولی و ژنتیک ، دانشگاه آرهوس – که در همکاری نزدیک با محققان برجسته دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه پیروزی بزرگ در ویرجینیا ، ایالات متحده به دست آمده و در دو مقاله در مجلات معتبر بین المللی منتشر شده است چراغ جدیدی درباره چگونگی ظهور CRISPR-Cas در اوایل زندگی روی زمین و چگونگی سازگاری مداوم این سیستم ایمنی با چالش های جدید.

تیم تحقیقاتی آرهوس – به سرپرستی دانشیار Ditlev E. Brodersen – دریافتند که بخشی از CRISPR-Cas ، که مسئول ترکیب DNA خارجی ویروسی در ژنوم خود میکروارگانیسم است ، از نوع دیگری از ژن های بسیار رایج در باکتری ها و باستان است. که به طرز شگفت آوری سموم را کد می کند.

بنابراین ، دانش جدید ایده ای از یک فرایند تکاملی را ارائه می دهد که در آن ژن های سم در اوایل زندگی وجود داشته و با گذشت زمان به عنوان بخشی از ماژول های CRISPR-Cas که بسیاری از میکروارگانیسم ها هنوز هم دارند ، ادغام و سازگار می شوند. برای اولین بار ، ما به سوالی پاسخ دادیم که مدتها محققان را متحیر می کرد ، یعنی اینکه چرا ژنهای سم در بین ژنهای CRISPR-Cas وجود دارد.

Ditlev Brodersen توضیح می دهد ، این درک از چگونگی “بازیافت” برخی پروتئین ها در چندین موقعیت مختلف برای محققان بسیار مفید است ، “زیرا وقتی کل مجموعه عملکردهای برخی پروتئین ها را درک کنیم ، امکان استفاده از آنها به عنوان ابزارهای خاص در ژن وجود دارد.” مهندسی. به عنوان مثال ، ممکن است برای باکتری های بیماریزا سیستم CRISPR-Cas خود را به سمت خود هدایت کنند و بنابراین از عفونت جلوگیری کنند. “

نبرد مداوم بین میکروارگانیسم ها و ویروس ها

در مقاله دیگری که در ژورنال منتشر شده است ، ارتباطات طبیعت، محققان کشف های جدید را توصیف می کنند که ایده نبرد مداوم بین میکروارگانیسم ها و ویروس ها ، که بزرگترین دشمنان آنها هستند ، است.

ارگانیسم بسیار خاصی به نام آرکیا در یک گودال گل در حال جوش در ایسلند زندگی می کند Sulfolobus islandicus، که برای میلیون ها سال با زندگی در این مکان سازگار شده است ، که با دمای ثابت 100-100 درجه سانتی گراد و اسیدیته مربوط به اسید معده ، یکی از مهمان نوازترین مکان های کره زمین است.

اما حتی اگر Sulfolobus مکانی بسیار ناخوشایند برای زندگی انتخاب کرده باشد ، باز هم با مقاومت روبرو می شود ، از جمله ویروس های کوچک میله ای شکل DNA که به طور مداوم سوراخ هایی در سلول ها ایجاد می کنند و DNA خارجی خود را به داخل آنها شلیک می کنند و باعث می شود Sulfolobus از ثروت منفجر شود. از ذرات ویروسی جدید برای جلوگیری از این سرنوشت ، Sulfolobus حفاظت CRISPR-Cas را ایجاد کرده است که از طریق آن قطعات کوچک DNA ویروسی را در ژنوم خود ذخیره کرده است تا در برابر این حملات مقاومت کند.

Anti-CRISPR – اختلال واگن برقی سیب

اما در نبردی که بین مرگ و زندگی در حال افزایش است ، ویروس یک ضد حمله ایجاد کرد: این ویروس توانست با تولید یک سلاح کوچک ، پروتئین ضد CRISPR ، که مانند اختلال چرخ سیب ، پاسخ CRISPR-Cas را در Sulfolobus مسدود می کند ، مقابله کند.

نتایج جدید گروه Ditlev E. Brodersen در دانشگاه ارهوس – که در همکاری نزدیک با دانشیار سو پنگ از گروه زیست شناسی دانشگاه کپنهاگ تولید شده است – اکنون برای اولین بار نحوه وقوع این نبرد در استخرهای جوش را نشان می دهد.

محققان توانستند چگونگی اتصال شدید پروتئین ضد CRISPR به بزرگترین پروتئین در سیستم CRISPR-Cas را تجسم کنند ، بنابراین از تخریب DNA ویروسی به طور مستقیم جلوگیری می کند. به این ترتیب ، ویروس – حداقل برای مدتی – از CRISPR-Cas عبور می کند. نتایج جدید به دانشمندان ایده ای از مسابقه تسلیحاتی که به طور مداوم در طبیعت در حال انجام است و اینکه چگونه تکامل زندگی در واقع یک مبارزه دائمی برای بقا است ، می دهد.

دیتلف برودرسن گفت: “ما در حال حاضر از جزئیات نحوه پروتئین ضد CRISPR می توانیم سیستم ایمنی CRISPR-Cas را مسدود کنیم ، می دانیم ، بنابراین سوال این است که حرکت بعدی در این مسابقه تسلیحاتی چیست؟” “ممکن است میکروب ها شروع به تشکیل پروتئین های ضد CRISPR کنند ، نوع سوم پروتئینی که می تواند از عملکرد پروتئین ضد CRISPR جلوگیری کند ، اما ما هنوز آنها را در Sulfolobus archaea پیدا نکرده ایم. بنابراین در حال حاضر توپ دوباره روشن می شود. Ditlev Brodersen می گوید ، از میدان Sullolobus ، و جنگ سرد همیشه در استخر جوش است.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*