박테리아와 Archaea는 CRISPR-CAS9 (정기적으로 간단한 짧은 팔린 드로믹 반복 -CRISPR 관련 단백질 9) 시스템이라는 놀라운 방어 메커니즘을 발전시켰다. 이 시스템은 바이러스 침입에 대한 자기 예방 접종 전략처럼 작용합니다.
1. 적응 : 박테리아 세포가 처음으로 바이러스를 만날 때, 작은 바이러스 DNA 조각을 스페이서 서열로서 자체 CRISPR 유전자좌에 포착하고 통합합니다. 이 스페이서는 이전 감염의 기록 역할을합니다.
2. 표현 : 동일한 바이러스에 의한 후속 감염 후, CRISPR 유전자좌는 pre-crRNA라고 불리는 긴 RNA 분자로 전사된다. 그런 다음이 프리 CRRNA는 각각 독특한 스페이서 서열을 함유하는 짧고 성숙한 CRRNA 분자를 생성하도록 처리된다.
3. 대상 인식 : 성숙한 crRNA 분자는 CAS9 단백질과 연관되어 RNA- 유도 복합체를 형성한다. CAS9 단백질은 CRRNA에 의해 유도 된 한 쌍의 분자 가위처럼 작용하여 상보 적 바이러스 DNA 서열을 인식하고 결합한다.
4. 절단 : CAS9-CRRNA 복합체가 일치하는 바이러스 DNA 서열을 발견하면, CAS9 단백질은 구조적 변화를 겪어 바이러스 DNA 가닥의 절단을 초래한다. 이것은 바이러스 게놈을 효과적으로 "절단"하고 바이러스의 추가 복제 또는 전사를 방지합니다.
5. 면역 : CRISPR-CAS9 시스템에 의한 바이러스 DNA의 성공적인 표적화 및 절단은 침입 바이러스를 효과적으로 중화시킨다. 이전 감염으로부터 스페이서 서열을 유지하고 활용함으로써 박테리아 세포는 특정 바이러스에 대한 면역 형태를 개발하여 동일한 바이러스 위협으로 향후 만남에 대한 보호를 보장합니다.
6. 수평 유전자 전달 : 박테리아는 또한 수평 유전자 전달을 통해 새로운 스페이서 서열을 획득하여 다른 박테리아로부터 면역성을 "차용"할 수 있습니다. 이를 통해 박테리아 인구의 항 바이러스 방어가 확산되어 특정 바이러스 감염으로부터 전체 미생물 군집을 보호 할 수 있습니다.
CRISPR-CAS9 시스템은 박테리아가 바이러스 성 도전에 직면하여 유전 적 완전성과 생존을 보호하기 위해 정교한 방어 메커니즘을 개발 한 방법을 보여줍니다. 그것은 침입 바이러스에 대한 끊임없는 진화 적 무기 경쟁에서 박테리아 적응의 복잡성과 다양성을 강조한다.
