بینش جدیدی درباره چگونگی تکامل سیستم ایمنی CRISPR

[ad_1]

تصویر

تصویر: نتایج جدید با جزئیات کامل نشان می دهد که چگونه دو پروتئین ضد CRISPR (صورتی) دو پروتئین CRISPR-Cas (بژ) را در هم قفل می کنند و بنابراین از تخریب نمای ویروسی DNA جلوگیری می کنند. بیشتر

اعتبار: Ditlev E. Brodersen

با بینش جدید در مورد چگونگی تکامل و انطباق 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 بیشتر باکتری ها 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 مفقوده” بین باکتری ها و سلول های یوکاریوت های بالاتر مانند ما تشکیل می دهد. بنابراین ، مطالعات روی این موجودات می تواند ایده مهمی درباره چگونگی تکامل سیستم ایمنی CRISPR-Cas طی صدها میلیون سال به ما ارائه دهد.

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

تحقیقات جدید محققان دپارتمان زیست شناسی مولکولی و ژنتیک در دانشگاه آرهوس – در همکاری نزدیک با محققان برجسته دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه پیروزی قدیمی در ویرجینیا ، ایالات متحده و در دو مقاله در مجلات معتبر بین المللی منتشر شده است – اکنون روشن شدن جدیدی را نشان داده است. در مورد 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 گنجاندن DNA خارجی و ویروسی در ژنوم خود میکروارگانیسم است ، از نوع بسیار رایج دیگری از ژن 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.

– “این درک از چگونگی” بازیافت “برخی پروتئین ها در چندین موقعیت مختلف برای محققان بسیار مفید است ،” توضیح می دهد دیتلود برودرسن ، “زیرا هنگامی که ما کل مجموعه عملکردهای برخی پروتئین ها را درک می کنیم ، امکان استفاده از آنها به عنوان ابزار خاص را ایجاد می کند. به عنوان مثال ، ممکن است برای باکتری های بیماریزا بتوانند 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 مجله معروف منتشر شده است ، ارتباطات طبیعت، محققان اکتشافات جدیدی را توصیف می کنند که تصوری از نبرد مداوم بین میکروارگانیسم ها و ویروس ها ، که بزرگترین دشمنان آنها هستند ، ارائه می دهد.

در یک گودال گل جوش در ایسلند یک ارگانیسم بسیار خاص زندگی می کند ، باستانی به نام Sulfolobus islamaus ، که برای میلیون ها سال با زندگی در این مکان سازگار شده است ، با دمای ثابت 80-100 درجه سانتیگراد و اسیدیته مربوط به اسید معده یکی از مهمانپذیرترین مکانهای روی زمین.

اما حتی اگر Sulfolobus مکانی بسیار ناخوشایند برای زندگی انتخاب کرده باشد ، باز هم با مقاومت روبرو می شود ، از جمله ویروس های DNA کوچک و میله ای شکل که دائما سوراخ هایی در سلول ها ایجاد می کنند و DNA خارجی خود را به داخل آنها شلیک می کنند و باعث می شوند Sulfolobus از ثروت منفجر شود. از ذرات ویروسی جدید برای جلوگیری از این سرنوشت ، Sulfolobus محافظت CRISPR-Cas را ایجاد کرد که بخشهای کوچکی از DNA ویروسی را در ژنوم خود ذخیره می کرد 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 از دانشگاه آرهوس – 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 حوضچه های جوش را نشان می دهد.

محققان توانستند دریابند که چگونه پروتئین ضد CRISPR به شدت به بزرگترین پروتئین در سیستم CRISPR-Cas متصل می شود ، بنابراین به طور مستقیم از تخریب DNA ویروسی جلوگیری می کند. به این ترتیب ، ویروس – حداقل برای مدتی – CRISPR-Cas را دور می زند. 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 های ضد CRISPR جلوگیری کند ، اما هنوز آنها را در Sulfolobus archaea پیدا نکرده ایم. دیتلف برودرسن می گوید ، بنابراین در حال حاضر توپ به “نیمی از زمین سلفولوبوس” برگشته است ، و جنگ سرد همیشه در حوضچه جوش گرم است.

###

پیوند به مقاله در ساختار:

“اساس ساختاری برای مهار سموم در سیستم سم-آنتی توکسین VapXD”

ماری B. Bertelsen ، Meriem Senissar ، Maja H. Nielsen ، Ashley L. Molinaro ، Dayle A. Daines ، Ditlev E. Brodersen

DOI: https: //بیا دیگه.سازمان /101016 /جخیابان202010002

پیوند به مقاله در ارتباطات طبیعت:

مبنای ساختاری برای مهار باستان شناسی CRISPR-Cas نوع شناسه زیر واحد بزرگ پروتئین ضد CRISPR

M. Cemre Manav ، Lan B. Van ، Jinzhong Lin ، Anders Fuglsang ، Xu Peng و Ditlev E. Brodersen

DOI: https: //بیا دیگه.سازمان /101038 /s41467-020-19847-x

برای اطلاعات بیشتر لطفا تماس بگیرید

دانشیار Ditlev E. Brodersen

گروه زیست شناسی مولکولی و ژنتیک

دانشگاه آرهوس ، دانمارک

تلفن +45 21669001 ،
ایمیل deb@mbg.au.dk

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir

ایندکسر

hacklink al hd film izle php shell indir siber güvenlik türkçe anime izle Fethiye Escort android rat duşakabin fiyatları fud crypter hack forum html nullednulled themesRäumung Mobil Ödeme Nakit