أصبح الاختصار CRISPR مرادفًا لتحرير الحمض النووي في السنوات الأخيرة ، حيث احتل مركز الصدارة في مجموعة أدوات عالم الوراثة الجزيئية كوسيلة لتحديد الشفرة الجينية ثم تقسيمها بدقة ، حسبما ذكرت RT.
يقوم نظام CRISPR / Cas ، في وظيفته الأصلية كمناعة في البكتيريا ، بالبحث عن الجينات المعروفة للفيروسات الغازية ويجعلها معطلة.
اكتشف علماء من جامعة روتشستر وجامعة كورنيل في إيثاكا بالولايات المتحدة أن أداة تعديل الجينات الشائعة تعمل في البكتيريا أكثر من مجرد قص الحمض النووي. كما أنه ينسق مع البروتينات الأخرى لتجميع الدفاعات ضد الفيروسات الغازية.
تنشيط البروتينات على شكل قمع – تسمى Csx28 – يعطل نفاذية غشاء البكتيريا ، مما يجعل من الصعب غزو الحمض النووي الفيروسي لاختطاف آلية الخلية وتكرارها. يقول عالم الكيمياء الحيوية في جامعة ساينتيا إن النتيجة المنشورة في مجلة Science “غير متوقعة وتثير كل أنواع الأسئلة الجديدة”. روتشستر ، مارك دومون ، متعاون في الدراسة.
يقول دومون: “على الرغم من عدم وجود صلة طبية أو تطبيق فوري ، إلا أن الأفكار التي تظهر من هذا يمكن أن تكون قوية للغاية”.
تضمنت الدراسة سلسلة من التجارب التي أصيبت فيها الإشريكية القولونية بفيروس يصيب البكتيريا أو العاثية المسماة بالعاثية المعوية λ.
تلتصق هذه العاثية بسطح الخلية البكتيرية وتحقن حمضها النووي في الخلية لعمل نسخ من نفسها.
coli ، باستخدام تقنية CRISPR لتحديد التهديد عن طريق مطابقة أقسام الحمض النووي المتكررة من العاثيات التي تمت مواجهتها سابقًا ، ثم استخدام إنزيم يسمى Cas13b لتقطيع الحمض النووي الغازي إلى أجزاء.
وجد الباحثون أن الفيروس يتكاثر ببطء عندما كان Csx28 موجودًا داخل البكتيريا.
يعمل هذا البروتين فقط مع Cas13b ، مما يشير إلى أن الاثنين كانا ينسقان مع بعضهما البعض لنزع سلاح الفيروس.
عند وجود كل من Cas13b و Csx28 ، انخفضت نسبة البكتيريا المصابة التي أطلقت جزيئات فيروسية معدية من حوالي 19٪ إلى حوالي 3٪ ، وكان هناك انخفاض كبير في عدد العاثيات لكل مليلتر. بعبارة أخرى ، لم يكن الفيروس قادرًا على التكاثر بالقدر المعتاد.
قام الباحثون بفحص بنية بروتين Csx28 باستخدام تقنية تسمى المجهر الإلكتروني بالتبريد ووجدوا أنه يشبه قمعًا به ثقب في المركز.
زاد هذا من احتمال أن يكون البروتين قد شكل مسامًا غشائيًا وعطل عملية التمثيل الغذائي للخلية لجعلها بيئة غير مواتية للفيروس.
اختبر الباحثون هذه الفرضية باستخدام تقنية تجعل الخلايا تتألق بعد أن تفقد إمكاناتها الغشائية ، وهي شحنة كهربائية صغيرة ناتجة عن الاختلاف في تركيز الأيونات داخل وخارج الخلية.
ووجدوا أن البروتينين معًا تسبب في إزالة الاستقطاب في الغشاء ، مما أدى إلى اندفاع الذرات المشحونة التي غيرت بشكل جذري البيئة الداخلية للخلية. بعد 90 دقيقة ، أزال الاستقطاب 40٪ من البكتيريا بهذه الطريقة.
