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细菌如何利用CRISPR系统产生“记忆力”？

点击次数：1748 发布时间：2017/1/6 16:23:46

近日，刊登在杂志Molecular Cell上的一项研究报告中，来自洛克菲勒大学等机构的研究人员通过研究发现，某些细菌能够产生记忆力，同时研究者还发现了一种特殊方法，这种方法能够促使细菌更加频繁地编码记忆。

研究者Luciano Marraffini表示，CRISPR是很多细菌都拥有的一种自我适应性的免疫系统，其能够通过通过储存DNA碎片来帮助细菌对病毒进行识别；但在自然界中，这些记录性事件往往很少发生。文章中研究者鉴别出了一种特殊的单一突变，其能够诱发细菌细胞获得对病毒的记忆信息，而这种获取病毒记忆信息的效率是自然状态下的100多倍，这种突变还能够用作实验室进行研究的重要工具，帮助促进科学家们开发基于DNA的数据存储设备。

如果被细菌的CRISPR系统记录的病毒再次出现，一种名为Cas9的酶类就能够对病毒实施破坏，当然细菌中CRISPR-Cas9系统也被很多研究者们用作精准化的基因编辑，与此同时研究者们还在寻找该系统的很多潜在应用。这项研究中，研究者随机将突变引入到编码Cas9的基因中，他们发现，其中一种突变能够促进细菌更加容易获得遗传记忆信息，在正常情况下，如果研究者将10万个细菌细胞暴露到相同潜在的致死性病毒中，仅会有一个细菌细胞获取DNA碎片来使得细菌在后期免于病毒的攻击，而当研究者对细菌进行工程化操作使其携带新型突变后，这种成功获取信息的比率就会增加到千分。

目前CRISPR系统有很多潜在的应用，某些合成生物学家认为，类似于CRISPR的系统能够被用来捕获和神经元活性相关的信息，同时还能够帮助研究细胞对环境刺激或者转移性癌细胞运动的反应。尽管目前研究者在开发基于CRISPR的记录系统上还存在诸多障碍，但本文研究中他们发现的细菌特殊突变或许就有望帮其实现*终的研究目的。

当然本文研究还提出了很多问题，比如如果这种突变能够使得细菌更加有效地进行自我防御，那么为何细菌不会通过进化来自然携带这些突变呢？这或许就是CRISPR的一种权衡机制了。尽管这种系统能够帮助细菌自我防御，但有时该系统也会出错，*终引发细菌自我毁灭。