Biotechnologischer Einsatz eines adaptiven bakteriellen Abwehrsystems

Eine neue Studie hatte einen prokaryotischen Abwehrmechanismus enthüllt, der Resistenzen gegen körperfremde genetische Elemente (Phagen) vermittelt. Das CRISPR/Cas-System erkennt spezifische DNA-Sequenzen, so genannte CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) mithilfe seiner CAS-Nukleasen.

Wie man herausfand, eignet sich das System zur Manipulation genetischer Sequenzen, dem so genannten Genome Editing, und wurde bereits für Gentherapien beim Menschen eingesetzt. Somit ist das CRISPR/Cas-System für die Medizin von großer Bedeutung, aber auch für viele biotechnologische Anwendungen.

Das EU-finanzierte Forschungsprojekt "Identification and characterization of host and phage proteins interacting with the CRISPR system" (CRISPRSYSTEM) erforscht grundlegende Elemente des Systems. Mit einer experimentellen Plattform, die im Labor der Gasteinrichtung entwickelt worden war, wurde die adaptive Antwort von CRISPR analysiert. Vor allem sollten die Proteine, DNA-Elemente und Schritte identifiziert werden, die für den Prozess benötigt werden.

Die Forscher entdeckten ein neues Element in Sequenzen, die Immunität gegenüber Bakteriophagen vermitteln. Mit diesem Element konnte die Übernahme der Sequenzen in den CRISPR-Array verbessert werden. Außerdem wurde ein neues Protein gefunden, das an der Immunfunktion des Systems beteiligt ist.

Das Projekt zeigte auch, dass die Aktivität des CRISPR/Cas-Systems einen Schutz vor Lysogenen und Prophagen vermittelt, was die Entwicklung einer neuen Plattform zur Manipulation von Bakteriophagengenomen mittels CRISPR/Cas beförderte.

Insgesamt trugen die Aktivitäten von CRISPRSYSTEM wichtige Kenntnisse zum diesem neuen bakteriellen CRISPR/Cas-System bei. Der revolutionäre Ansatz des Systems ebnet den Weg für vielseitige neue Anwendungen dieser Informationen.