Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer bakterieller Abwehrmechanismus von CRISPR-Cas-Systemen entdeckt

18.07.2017

Forschende unter der Leitung von UZH-Professor Martin Jinek haben einen neuen Abwehrmechanismus entdeckt, mit dem sich Bakterien gegen eindringende Viren verteidigen. Wird ihr Immunsystem sehr stark beansprucht, produziert das CRISPR-Cas-System ein chemisches Signal, das ein weiteres Enzym aktiviert. Dieses hilft, das genetische Material des Angreifers zu zerstören – sehr ähnlich wie das angeborene Immunsystem des Menschen Viren bekämpft.

CRISPR-Cas ist ein Immunsystem, über das zahlreiche Bakterienarten verfügen. Es schützt die Einzeller gegenüber Viren und molekularen Parasiten und verhindert, dass die Eindringlinge die Kontrolle über das bakterielle Genom übernehmen. Verantwortlich für die Immunabwehr ist eine komplexe molekulare Multi-Protein-Maschinerie, die mit Hilfe von RNA-Molekülen den Angreifer erkennt und gezielt abwehrt.


Wenn ein Virus eine Bakterienzelle infiziert, führt das CRISPR-Cas-System zu einer Abwehrreaktion.

Bild: arinarici / iStock

Quelle: Universität Zürich

Bekannt ist, dass der Proteinkomplex über eine eigene Nuklease-Aktivität verfügt, d.h. er kann DNA oder RNA von Viren direkt abbauen. Nun hat ein von UZH-Professor Martin Jinek geleitetes, internationales Forschungsteam einen völlig neuen bakteriellen Abwehrmechanismus entdeckt.

Signalmolekül aktiviert zusätzliches antivirales Enzym

Die Zielerkennung von CRISPR-Cas-Systemen funktioniert mit Hilfe von RNA-Molekülen, die von Abschnitten sich wiederholender DNA-Sequenzen im Erbgut von Bakterien abstammen (engl. clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR) sowie den CRISPR-assoziierten Proteinen (Cas). Während das Genmaterial von Eindringlingen mittels der CRISPR-RNA identifiziert wird, zerschneiden die Cas-Eiweisse die Virus-DNA wie molekulare Scheren.

In einem bestimmten CRISPR-Cas-System (bekannt als Typ III) machten die Forschenden eine überraschende Entdeckung. Sobald die Maschinerie das Virus erkennt, produziert es einen bislang unbekannten Botenstoff: ein kleines, zirkuläres RNA-Molekül. Dieses Signalmolekül verteilt sich in der Bakterienzelle und aktiviert ein weiteres RNA-abbauendes Enzym namens Csm6, das die Virusabwehr unterstützt.

Ähnlicher Mechanismus wie im menschlichen Immunsystem

«Wird das CRISPR-Cas-System in der infizierten Bakterienzelle sehr stark gefordert, löst es mit diesem Signal Alarm aus», erklärt Jinek. «Damit wird ein weiterer Abwehrmechanismus zu Hilfe gerufen, um das Virus zu eliminieren.» Dieses bakterielle Verteidigungssystem war bis anhin nicht bekannt. Auch wurde der vom CRISPR-Cas-System produzierte sekundäre Botenstoff bisher noch nie in der Natur beobachtet.

Zudem hat der neu entdeckte Abwehrmechanismus unerwartete Ähnlichkeiten mit der Virusabwehr, wie sie vom angeborenen menschlichen Immunsystems bekannt ist. «Bakterien bekämpfen Viren auf eine Art, die jener von menschlichen Zellen überraschend ähnlich ist», ergänzt Jinek.

Literatur:
Ole Niewoehner, Carmela Garcia-Doval, Jakob T. Rostøl, Christian Berk, Frank Schwede, Laurent Bigler, Jonathan Hall, Luciano A. Marraffini, and Martin Jinek. Type III CRISPR-Cas systems produce cyclic oligoadenylate second messengers. Nature. 17 July 2017. DOI: 10.1038/nature23467

Kontakt:
Prof. Dr. Martin Jinek
Biochemisches Institut
Universität Zürich
Tel. +41 44 635 55 72
E-Mail: jinek@bioc.uzh.ch

Weitere Informationen:

http://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2017/Neuer-CRISPR-Cas-Abwehrmechan...

Kurt Bodenmüller | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics