Våbenkapløb i mikrobernes verden

Der findes liv i stort set alle egne af jorden, fra det koldeste Antarktis til skoldhede ørkener og kogende, vulkanske muddersumpe. Og i disse kogende mudderpøle på Island har forskere fra Københavns Universitet i samarbejde med forskere fra Aarhus Universitet og National Institutes of Health, USA, netop gjort en bemærkelsesværdig opdagelse.

En vulkansk "hot pool" med archaea i forskellige, gule farver voksende langs kanten. Henover billedet ses den tredimensionelle opbygning af anti-CRISPR-proteinet. Foto: Colourbox og Ditlev E. Brodersen.

Man har længe vidst, at disse varme kilder var hjemsted for en række éncellede organismer kaldet archaea, der har den usædvanlige egenskab, at de stortrives ved temperaturer mellem 80 grader og kogepunktet. Men nu viser nye forskningsresultater, at denne ugæstfri habitat også udgør en sand biologisk slagmark og fundament for et våbenkapløb af hidtil ukendt omfang.

Mikroskopiske og meget primitive DNA-vira, de såkaldte rudivirus, angriber konstant archaea af ordenen Sulfolobus ved at forsøge at gennemtrænge deres cellemembran og inficere dem. For at omgå dette har Sulfolobus udviklet et såkaldt CRISPR-Cas-forsvar, der sætter dem i stand til at "huske" viralt DNA, de tidligere har været udsat for og genbruge dette i et målrettet modangreb, hvor den virale DNA nedbrydes, før den kan volde skade.

Elektron mikrographer af forskelige archaea vira (a – e). I a finders rudivirus. Foto: Xu Peng.

Forsvarsmekanismen findes bredt bevaret i både bakterier og archaea, og intens forskning over de seneste 10 år har været med til at afdække de grundlæggende, molekylære principper for CRISPR-Cas samt påvise, at disse systemer rummer næsten uanede muligheder for genmanipulation, både i det bioteknologiske laboratorium og inden for moderne genmedicin.

Men som ofte er der jo en slange i paradiset, og forskningen i de varme islandske mudderpøle har nu afsløret, at de små rudivirus har været i stand til at udvikle et modangreb mod CRISPR-Cas systemet i Sulfolobus, der som en klods i hjulet binder og blokerer de molekylære komponenter, før de kan nå at afværge virussens angreb. Det er første gang, at man identificerer sådan en anti-CRISPR komponent i disse archaea, og de nye resultater kan derfor være med til give os en langt bedre forståelse for omfanget af det konstante våbenkapløb, der finder sted mellem levende organismer overalt i naturen. På længere sigt vil denne viden om de varmebestandige CRISPR-Cas enzymer og deres modstandere, anti-CRISPR-proteinerne kunne udnyttes indenfor bioteknologi.

Artiklen er publiceret i det anerkendte, internationale tidsskrift, Nature Microbiology.