ملخصات الأبحاث

النوع الثاني من "كريسبر-كاس" يبني المناعة من خلال إدماج الفواصل

Y. Xiao et al
  • Published online:

يؤسس كل من "كريسبر" CRISPR (التكرارات العنقودية المتناوبة القصيرة منتظمة التباعد) ومَشْغَلُ "كاس" Cas (النظام المرتبط بكريسبر) القريب، نظام مناعةٍ تكيفية معتمد على الحمض النووي الريبي RNA في الكائنات بدائية النوى. تنشأ الذاكرة الجزيئية عندما تُدمج سابقةُ فاصل قصيرة أجنبية مشتقة من الحمض النووي DNA في مصفوفة كريسبر، على أنها فاصل جديد. وبينما تتباين بشكلٍ كبير آلية تدخل كريسبر الموجهة بالحمض النووي الريبي فيما بين أنظمة كريسبر-كاس المختلفة، تظل آلية إدماج الفواصل متطابقة في أساسها فيما بين الأنظمة. يُشَكِّل البروتينان المحفوظان كاس1 وكاس2 مُركب إنزيمٍ مُدْمِج يتكون من ثنائي كاس1 بعيدين يصل بينهما ثنائي كاس2. ترتبط سابقة الفاصل بكاس1-كاس2 كحمضٍ نووي ثنائي التشعب، ويلعب الطرف OH -3′ في كل نتوء 3′ دور أليف النواة المُهاجِم أثناء الإدماج. اختير إدماج سابقة الفاصل في المنطقة الدانية القائدة من مصفوفة كريسبر، بتوجيهٍ من التسلسل القائد، ومن مجموعةٍ من التكرارات المقلوبة داخل تكرار كريسبر. كذلك فإن إدماج الفواصل في نظام كريسبر من النوع I-E داخل بكتيريا Escherichia coli يعتمد أيضًا على عامل عائل الإدماج البكتيري. لكن في كريسبر من النوع II-A، فإن كاس1-كاس2 قادرٌ بمفرده على إدماج الفواصل بكفاءة، في أنابيب الاختبار؛ بينما بروتينات كاس الأخرى (مثل كاس9 وCsn2) لها أدوار إضافية في مرحلة التصنيع البيولوجي لسابقات الفواصل. يقدم الباحثون أربعة لقطات بنائية لنظام كاس1-كاس2 من النوع II-A في بكتيريا Enterococcus faecalis أثناء إدماج الفواصل. يرتبط كاس1-كاس2 في هذه البكتيريا اختياريًا بسابقة فاصلٍ منحدرة ذات 30 زوجًا قاعديًا تحمل نتوءات 4-نيوكليوتيد 3′. تحدث ثلاثة أحداث جزيئية عند الالتقاء بهدفٍ ما: أولًا، يبحث مُركب سابقة الفاصل-كاس1-كاس2 عن أنصاف المواقع بحثًا عشوائيًّا، ثم يتفاعل تفضيليًّا مع تكرار كريسبر في الجانب القائد، وأخيرًا يُحَفّز هجومًا من أليف النواة يصل شريطًا واحدًا من التكرار القائد-الداني بنتوء 3′ في سابقة الفاصل. ويحتاج التعرف على نصف موقع الفاصل إلى طي الحمض النووي، ويؤدي إلى الإدماج الكامل. اشتق الباحثون إطار عمل آليًا لتفسير العملية التدريجية لإدماج الفواصل وتفسير تفضيل التكرار القائد-الداني.