自己犠牲で集団を守る細菌の免疫システム【Cas13タンパク】
この記事のタイトルとURLをコピーする

免疫系は侵入者に対する攻撃システムというのが一般的な理解だ。
今回、侵入者ではなく自分自身に作用する細菌の免疫システムが発見され、Nature誌に報告された。
原題は「Cas13-induced cellular dormancy prevents the rise of CRISPR-resistant bacteriophage」だ。

細菌の免疫システム

ウイルスは自分自身では生存できない。より大きな生物に寄生し、そのシステムを借用して自分自身を複製するのだ。
寄生される側を宿主 (しゅくしゅ) という。
インフルエンザウイルスのように人を宿主とするウイルスもあるが、多くのウイルスは人を宿主としていない。
それぞれのウイルスに決まった宿主が存在する。

中には細菌を宿主とするウイルスもあり、ファージと呼ばれている。

宿主である細菌側も黙ってはいない。ウイルスと戦うために免疫システムを使っているのだ。

例えばCRISPR-Cas9システムでは、一度感染したウイルスを覚えておき、再度同じウイルスが感染してきたときにはウイルスのDNAやRNAを切断することで宿主を守る。

すでに「記憶」していた情報 (RNA) と同じ配列の外来DNAをCas9は切断する。https://www.shutterstock.com/ja/から引用。

今回の研究論文の主役になるCas13という酵素は2015年に発見されたもの (Mol Cell誌) だ。
遺伝子編集技術において最もよく知られているCas9酵素と同じタンパク質ファミリーに属する。
遺伝子編集技術を使えば任意の遺伝子編集ができるが、もともと細菌がもつ免疫システムであるCasタンパクを応用したものである。
ウイルスなどの侵入者のDNAやRNAを切断することで感染に対抗しているCasを、任意のゲノム領域を切断できるようにしたのだ。

ほとんどのCasタンパク質とは異なり、Cas13はDNAではなくRNAを切断する

Cas13はすでに強力な診断ツールとなってもいる。
Cas13を使用して、とても少ないウイルス量でも患者の血液中から迅速に鑑別する技術開発が進んでいる。

研究の概略

今回、研究者らはCas13がウイルスのRNAを標的にするだけではなく、宿主である細菌自身のRNAも広範囲に切断していることを見出した。

RNAがなければ、細菌は増殖や成長し続けることはできない、いわば冬眠状態になる。そしてこの状態では、細菌のシステムを利用しないと増えられないウイルスも増殖できないのだ。

つまり、Cas13による免疫系とは、侵入者のウイルス複製を阻止することで、他の細菌集団へウイルスが広がるのを防ぐ仕組みなのだ。

このメカニズムは、ウイルスの変異によって細菌が用意した免疫システムが効かなくなった時に特に有効だ。

まとめ

最後に今回の内容をまとめる。

  • 細菌に感染するウイルスへの免疫システムの1つがCRISPR-Cas
  • Cas13はウイルスのRNAを切断する
  • Cas13は同時に宿主側のRNAも切断し、冬眠状態に追い込む
  • 自身を冬眠させて集団にウイルス感染が広がらないようにする新たな免疫システムの発見

今日も【医学生物学領域のポータルサイト】生命医学をハックするをお読みいただきありがとうございました。

クリックでこの記事をお気に入りに追加します (後でまとめて読めます)
この記事のタイトルとURLをコピーする
生命医学の知識や進歩を無料のニュースレターで

がんをはじめとする病気やよくある症状などの医学知識、再生医療などの生命科学研究は、研究手法が大きく前進したこととコンピューターの発達なども相まって、かつてないほどの勢いで知識の整備が進んでいます。

生命医学をハックするでは、主として医師や医学生命科学研究者ではない方や、未来を担う学生さんに向けた情報発信をしています。

2週間に1回のペースで、サイトの更新情報や、それらをまとめた解説記事をニュースレターとして発行しています。メールアドレスの登録は無料で、もちろんいつでも解除することができます。

サイト名の「ハックする」には、分かってきたことを駆使し、それを応用して、病気の治療や研究などにさらに活用していこうという意味があります。

生命医学について徐々に解き明かされてきた人類の英知を受け取ってみませんか?

この記事が気に入ったら
フォローしよう

最新情報をお届けします

Twitterでも情報発信中

こちらの記事もいかがですか?
ブログランキング参加中 (クリックしていただけると励みになります)