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细菌如何利用CRISPR系统产生“记忆力”?
点击次数:2093发布时间:2017/1/6
近日,刊登在杂志Molecular Cell上的一项研究报告中,来自洛克菲勒大学等机构的研究人员通过研究发现,某些细菌能够产生记忆力,同时研究者还发现了一种特殊方法,这种方法能够促使细菌更加频繁地编码记忆。
研究者Luciano Marraffini表示,CRISPR是很多细菌都拥有的一种自我适应性的免疫系统,其能够通过通过储存DNA碎片来帮助细菌对病毒进行识别;但在自然界中,这些记录性事件往往很少发生。文章中研究者鉴别出了一种特殊的单一突变,其能够诱发细菌细胞获得对病毒的记忆信息,而这种获取病毒记忆信息的效率是自然状态下的100多倍,这种突变还能够用作实验室进行研究的重要工具,帮助促进科学家们开发基于DNA的数据存储设备。
如果被细菌的CRISPR系统记录的病毒再次出现,一种名为Cas9的酶类就能够对病毒实施破坏,当然细菌中CRISPR-Cas9系统也被很多研究者们用作精准化的基因编辑,与此同时研究者们还在寻找该系统的很多潜在应用。这项研究中,研究者随机将突变引入到编码Cas9的基因中,他们发现,其中一种突变能够促进细菌更加容易获得遗传记忆信息,在正常情况下,如果研究者将10万个细菌细胞暴露到相同潜在的致死性病毒中,仅会有一个细菌细胞获取DNA碎片来使得细菌在后期免于病毒的攻击,而当研究者对细菌进行工程化操作使其携带新型突变后,这种成功获取信息的比率就会增加到千分。
目前CRISPR系统有很多潜在的应用,某些合成生物学家认为,类似于CRISPR的系统能够被用来捕获和神经元活性相关的信息,同时还能够帮助研究细胞对环境刺激或者转移性癌细胞运动的反应。尽管目前研究者在开发基于CRISPR的记录系统上还存在诸多障碍,但本文研究中他们发现的细菌特殊突变或许就有望帮其实现*终的研究目的。
当然本文研究还提出了很多问题,比如如果这种突变能够使得细菌更加有效地进行自我防御,那么为何细菌不会通过进化来自然携带这些突变呢?这或许就是CRISPR的一种权衡机制了。尽管这种系统能够帮助细菌自我防御,但有时该系统也会出错,*终引发细菌自我毁灭。