細菌或許沒有大腦，但它們確實有記憶，至少在涉及攻擊它們的病毒時是如此。許多細菌都擁有一種分子免疫系統(tǒng)，使得這些微生物能夠捕獲和保留過去遭遇到的一些病毒DNA片段，以便當(dāng)其再度出現(xiàn)時可以識別和破壞它。
一項研究提供了這一系統(tǒng)發(fā)揮作用在微生物基因組中編碼病毒DNA，將其日后用作為病毒切割酶的指南，這一神秘過程的一些新見解。
這些記憶嵌入在能夠?qū)⒂幸婧陀泻Σ《咀R別開來，稱作為CRISPR系統(tǒng)的細菌適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中。它通過改變細菌基因組，將一些稱作為間隔序列的短病毒序列添加到重復(fù)DNA序列之間來發(fā)揮作用。這些間隔序列形成了有關(guān)過去入侵物的一些記憶。它們充當(dāng)CRISPR相關(guān)基因編碼酶的向?qū)В沟?/span>Cas能夠找到并破壞試圖再次感染細菌的相同病毒。
Cas9能夠在病毒或其他的基因組中實現(xiàn)切割這一能力引起了研究人員的注意?，F(xiàn)在研究人員利用它來改變細胞的遺傳學(xué)以達到某些實驗或治療目的，但對于這一CRISPR系統(tǒng)在天然細菌中發(fā)揮作用的機制仍不是很清楚。
除了匹配CRISPR引導(dǎo)序列和病毒DNA，Cas9需要在附近尋找第二信號：病毒DNA中的前間區(qū)序列鄰近基序序列。這是一個至關(guān)重要的步驟，因為PAM序列的存在阻止了Cas9攻擊細菌自身包含記憶的DNA。
研究人員 說：“由于Cas9必須識別出PAM序列才會切割病毒DNA，在這一系統(tǒng)形成遭遇病毒的記憶時Cas9也就識別PAM序列對于我們來說很有意義。這是Cas9的一個意料之外的全新作用。"
為了檢驗他們的假說，Heler交換了化膿鏈球菌和嗜熱鏈球菌免疫系統(tǒng)的Cas9酶，它們各自識別不同的PAM序列。結(jié)果，PAM序列跟隨著在兩種細菌之間發(fā)生了交換——表明在記憶形成中Cas9負責(zé)了PAM的識別。
研究人員讓這些酶共同表達，隨后標記每一個酶，并嘗試提純它。但每一次其他三種酶也一同出現(xiàn)。“這表明4種酶之間存在某種互作；zui有可能的是它們在記憶獲取過程中形成了復(fù)合物，"她說。
