Иммунная система бактерий

23 Август 2010
от

Иммунная система бактерий

Одно из последних важных открытий, связанных с системой CRISPR, была сделано в конце 2009 года Зонтхаймером и Маррафини из Северо-Западного университета (США). Изучив некий специфический вид стафилококков, эти авторы выяснили, каким образом система CRISPR различает “своих” и “чужих”. Такая способность, кстати, присуща и другим иммунным системам, и широко известно, что некоторые тяжелые человеческие заболевания вызваны именно тем, что иммунная система человека почему-либо утрачивает эту способность и атакует органы или ткани собственного организма, принимая их за чужие. Понятно, что результаты Зонтхаймера и Маррафини представляют большой интерес. Увы, мы не сумеем их понять, пока не поймем сначала, что такое сама система CRISPR.

Легче всего объяснить это коротко: CRISPR — это та часть ДНК, которая в бактериях и археях (то есть в простейших одноклеточных организмах, чьи клетки не имеют ядра) играет ту же роль, которую в нашем организме играет обычная иммунная система. Иными словами, CRISPR — это иммунная система бактерий и архей. Она обнаружена почти у 40% изученных на нынешний день бактерий и у 90% изученных архей (эта резкая разница пока еще не получила объяснения). Открытие иммунной системы у микроорганизмов можно назвать одним из важнейших, возможно, даже фундаментальных биологических открытий последних лет. Оно сравнимо разве что с нашумевшим несколько лет назад открытием (в более сложных клетках) сходного защитного механизма — т. н. РНК-интерференции, за которое Файр и Мелло удостоились Нобелевской премии. Не случайно изучение CRISPR уже стало бурно развивающейся областью биологической науки.

CRISPR — это удивительное творение природы. Эта система работает подобно современной системе противоракетной защиты: как только в клетку бактерии или археи проникает чужеродная ДНК, CRISPR тотчас выпускает по ней “снаряд”, притом специально рассчитанный на поражение именно этой ДНК. Разумеется, как всякая система защиты, CRISPR далеко не совершенна и поражает далеко не все цели, но можно себе представить, что было бы с бактериями без нее, если даже при ее наличии почти 20% всех бактерий в мире ежедневно погибают от атаки бактериофагов. С другой стороны, подобно иммунным системам более сложных клеток и организмов (вплоть до человеческого) эта бактериальная иммунная система самообучаема — стоит ей встретиться с новой, незнакомой ДНК, как она тут же ее запоминает и тотчас вырабатывает против нее свои специфические “снаряды”. Есть, однако, у нее и принципиальное отличие от иммунных систем более сложных (многоклеточных) организмов: она распознает свои цели не по принципу “иммунный белок узнает чужеродный белок”, а более простым и в то же время более хитрым способом.

Поэтому более детальный рассказ об этой системе по необходимости оказывается и более сложным. Сложна уже расшифровка ее названия: оно образовано из начальных букв английских слов Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, то есть “сгруппированные и регулярно прерываемые вставками короткие палиндромные повторы”. Самые трудные слова тут — “палиндромные повторы”. Это означает, что в данной части бактериальной (или архейной) ДНК повторяется несколько одинаковых участков, причем каждый следующий такой повтор является зеркальным отражением (палиндромом) предыдущего. Повторы, в т. ч. и палиндромные, широчайшим образом представлены в геномах простейших и более сложных организмов (например, значительная часть всех генов мужской половой хромосомы человека состоит из палиндромных повторов), и почему это так, пока плохо понятно; интересующихся читателей могу отослать к замечательной работе проф. Г. Смирнова из московского института им. Гамалеи “Повторы в геномах бактерий”, недавно опубликованной в журнале “Природа”. Вернусь, однако, к CRISPR. Чтобы понять, как она устроена, прибегнем к грубому, но наглядному сравнению.

Если статья понравилась, поделитесь с друзьями:


Похожие статьи:

  1. Иммунная система бактерий часть 2
  2. Курение связано с высоким риском псориаза
  3. Как подковать бактерию

Комментарии закрыты.