研究人员探索细菌免疫系统的秘密

来自新西兰奥塔哥大学和荷兰的科学家们正在继续探索一种令人惊讶的灵活细菌免疫系统的秘密，称为CRISPR-Cas。就像人类一样，细菌不断受到试图通过注射病毒DNA来感染它们的病毒的攻击。这种外来DNA(与其他入侵DNA一起，如质粒)对微生物的进化具有重大影响。例如，抗生素抗性和毒力因子的传播通常是通过外来DNA的入侵引入的。

CRISPR-Cas系统可以通过将短的，入侵者衍生的DNA片段(称为“间隔物”)存储到其遗传记忆库中来记忆和破坏入侵的DNA。在早期的一项研究中，研究小组发现病毒和质粒可以通过突变DNA来避免识别，它们会通过从这些突变威胁中快速获取新的免疫记忆来触发细菌的CRISPR-Cas系统。这个过程称为“准备适应”。

在本周出现在着名期刊Nature Communications上的最新研究中，Peter Fineran副教授的团队试图了解这些新的记忆是如何在准备好的适应反应中被选中的。

Fineran副教授解释说; “我们用以前没有遇到的质粒感染了细菌，或者用突变的质粒感染了细菌，引发了引发的适应反应。通过新西兰基因组学有限公司利用新一代测序的进展，我们分析了超过2000万个新获得的间隔物。”

研究小组发现，与突变质粒相比，从先前未遇到的质粒中获取记忆效率非常低。通过研究获取这些新记忆的顺序，研究人员开发了一种新的适应性预测模型。

“对此命令的检查表明，第一个新记忆的起源对随后的间隔选择的起源产生了非常强烈的影响，”该研究的共同作者西蒙杰克逊博士说。

数据表明获得新的免疫记忆不仅发生在引发适应期间，而且还作为直接防御入侵遗传元件的结果，所述遗传元件未发生突变以逃避CRISPR-Cas系统的识别。

“我们建议在CRISPR-Cas介导的防御过程中，新的免疫力作为正反馈回路的一部分产生。这进一步降低了质粒或病毒通过基因突变逃避细菌CRISPR-Cas防御的风险，”Raymond Staals博士说。该研究的第一作者。