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 Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften