CRISPR kısaltması, son yıllarda DNA düzenleme ile eşanlamlı hale geldi ve moleküler genetikçilerin genetik kodları tanımlama ve ardından onları esrarengiz bir hassasiyetle kesme araç kutusunun kalbinde yer alıyor. CRISPR/Cas (düzenli aralıklarla kümelenmiş kısa palindromik tekrarlar/CRISPR ile ilişkili endonükleaz) sistemi, bir bakteriyel bağışıklayıcı olarak orijinal işlevinde, istilacı virüslerden bilinen genleri arar ve onları devre dışı bırakır.
ABD, Ithaca, Rochester Üniversitesi ve Cornell Üniversitesi’nden bilim adamları, bakterilerdeki ünlü gen düzenleme aracının bölünecek DNA’yı bulmaktan daha fazlasını yaptığını keşfettiler; Vücudun istilacı virüslere karşı savunmasını geliştirmek için diğer proteinlerle koordine olur.
Csx28 adı verilen huni şeklindeki proteinlerin aktivasyonu, bakteri zarının geçirgenliğini azaltarak viral DNA’nın hücresel mekanizmaya girmesini ve çoğalmasını zorlaştırır. Çalışmanın yazarlarından Rochester Üniversitesi biyokimyacı Mark Dumont, Science dergisinde yayınlanan keşfin “beklenmedik bir durum olduğunu ve pek çok yeni soruyu gündeme getirdiğini” söylüyor.
Dumont, “Tıbbi açıdan acil bir ilgisi veya uygulaması olmasa da, bundan kaynaklanan içgörüler çok güçlü olabilir” diyor. Çalışma, Escherichia coli bakterilerinin Enterobacteriaceae λ faj adı verilen bakteri bulaştıran bir virüs veya bakteriyofaj ile enfekte edildiği bir dizi deneyi içeriyordu. Bu faj, kendisini bir ay modülü gibi bir bakteri hücresinin yüzeyine bağlar ve kendi kopyalarını oluşturmak için DNA’sını hücreye enjekte eder. E. coli, tehdidi tespit etmek için CRISPR’yi kullanarak, daha önce tespit edilen fajlardan tekrarlanan DNA uzantılarını eşleştirerek ve ardından istilacı DNA’yı ayırmak için Cas13b adlı bir enzim kullanarak karşılık verir.
Araştırmacılar, bakterilerde Csx28 bulunduğunda virüsün yavaş yavaş çoğaldığını buldular. Bu protein yalnızca Cas13b ile birlikte çalışarak virüsü temizlemek için koordine olduklarını düşündürdü. Hem Cas13b hem de Csx28 mevcut olduğunda, enfeksiyöz viral partiküller saçan enfekte bakterilerin oranı yaklaşık yüzde 19’dan yaklaşık yüzde 3’e düştü ve mililitre başına fajlarda önemli bir azalma oldu. Yani virüs her zamanki gibi çoğalamadı. Araştırmacılar, kriyoelektron mikroskobu kullanarak Csx28 proteininin yapısını incelediler ve ortasında bir delik olan bir huniye benzediğini buldular. Bu, proteinin bir zar gözeneği oluşturması ve hücrenin metabolizmasını bozarak onu virüs için düşmanca bir ortam haline getirmesi olasılığını artırdı. Bu gen terapisi çeşitli hastalıkların bertaraf edilmesinde önemli bir rol oynar.
Araştırmacılar bu hipotezi, hücrelerin, hücre içindeki ve dışındaki iyon konsantrasyonlarındaki farklılıklardan kaynaklanan küçük bir elektrik yükü olan zar potansiyellerini kaybettikten sonra floresan parlamasına neden olan bir yöntem kullanarak test ettiler. İki proteinin birlikte, hücrenin iç ortamını kökten değiştiren bir yüklü atom akışı göndererek zarın depolarize olmasına neden olduğunu buldular. 90 dakika sonra bakteri popülasyonunun yüzde 40’ı bu şekilde depolarize edildi. Çalışmaya dahil olmayan Rochester Üniversitesi moleküler biyolog John Luke, “Bu çok garip bir mekanizma” diyor.
“Ekibin daha önce gördüğümüz hiçbir şeye benzemeyen bu gözenekli proteini tanımlaması gerçekten etkileyici.” diyor. “Heyecan verici çünkü bilimde, yüzeyi çizdiğinizde, genellikle altında yepyeni bir dünya olduğunu görürsünüz.”
Bu yazı Science adresinden derlenmiştir.