細菌と古細菌は、CRISPR-CAS9（クラスター化された短いパリンドローム反復 - CRISPR関連タンパク質9）システムと呼ばれる顕著な防御メカニズムを進化させました。このシステムは、ウイルスの侵害に対する自己およびワクチン接種戦略のように機能します。
1。適応： 細菌細胞が初めてウイルスに遭遇すると、ウイルスDNAの小さな部分をスペーサーシーケンスとして独自のCRISPR遺伝子座に捉えて統合します。このスペーサーは、以前の感染の記録として機能します。
2。式： 同じウイルスによるその後の感染に続いて、CRISPR遺伝子座は、pre-crRNAと呼ばれる長いRNA分子に転写されます。次に、このpre-cRRNAを処理して、それぞれがユニークなスペーサーシーケンスを含む短い成熟したCRRNA分子を生成します。
3。ターゲット認識： 成熟したCRRNA分子はCas9タンパク質に関連し、RNA誘導複合体を形成します。 Cas9タンパク質は、CRRNAに導かれて相補的なウイルスDNA配列を認識して結合するために、分子はさみのペアのように作用します。
4。切断： Cas9-CRRNA複合体が一致するウイルスDNA配列を見つけると、Cas9タンパク質は立体構造の変化を受け、ウイルスDNA鎖の切断をもたらします。これにより、ウイルスゲノムが効果的に「カット」され、ウイルスのさらなる複製または転写が防止されます。
5。免疫： CRISPR-CAS9システムによるウイルスDNAのターゲティングと切断が成功し、侵入ウイルスを効果的に中和します。以前の感染症からスペーサーシーケンスを保持および利用することにより、細菌細胞は特定のウイルスに対する免疫の一種を発達させ、同じウイルスの脅威で将来の出会いに対する保護を確保します。
6。水平遺伝子導入： バクテリアは、水平遺伝子移動を介して新しいスペーサーシーケンスを獲得し、他の細菌から免疫を「借りる」ことができます。これにより、細菌集団間の抗ウイルス防御の拡大が可能になり、特定のウイルス感染から微生物群集全体を保護することができます。
CRISPR-CAS9システムは、バクテリアがウイルスの課題に直面して遺伝的完全性と生存を保護するための洗練された防御メカニズムをどのように開発したかを示しています。それは、侵入ウイルスに対する絶え間ない進化的武器競争における細菌適応の複雑さと多様性を強調しています。
