De onderzoekers publiceerden hier afgelopen donderdag over in het tijdschrift Molecular cell. De mechanismen achter de bacteriële defensie zijn hiermee grotendeels in kaart gebracht. In 2008 ontdekte de leerstoelgroep Microbiologie al dat veel bacteriën beschikken over een afweersysteem, genaamd CRISPR. Dit herkent binnendringende virussen aan hun DNA, om ze daarna te vernietigen. Uniek is dat de bacteriën deze kennis opslaan in hun erfelijk materiaal, zodat ook nakomelingen beschermd zijn. Het afweerproces was al gedeeltelijk bekend, maar nu is in detail duidelijk hoe vernietiging van virussen verloopt.
Sloophamer
Hoofdrolspeler en de eigenlijke sloophamer van het virus is het eiwit Cas3. Zodra het afweersysteem een bekend vijandig virus signaleert, bindt Cas3 aan één van diens DNA-strengen en knipt deze door. Daarna begint de bouwsteen voor bouwsteen afbraak van het erfelijk materiaal. Uiteindelijk kan de indringer hierdoor geen nieuwe virussen maken. ‘We zijn jarenlang bezig geweest om deze proeven te doen, maar het lukte nooit,’ vertelt Edze Westra, onderzoeker bij de leerstoelgroep Microbiologie. Het leek onmogelijk om Cas3 stabiel na te maken. Dat lukte uiteindelijk wel door het eiwit te fuseren met zijn natuurlijke partner. Een kunstgreep. ‘Maar’, zo zegt Westra. ‘het komt in de natuur ook zo voor, dus het ligt heel dicht tegen de werkelijke situatie aan.’ Elastiekje Hoe de bacterie de vijand überhaupt in het vizier krijgt, is ook goeddeels bekend, zegt Westra. Voornaamste acteur in het CRISPR-systeem is het eiwitcomplex Cascade, dat continu DNA-strengen naloopt om de code te vergelijken met bekende, virale codes. Dit speurwerk kost de bacterie geen energie. Westra kan als eerste verklaren waarom. Cascade bindt alleen DNA dat ‘gespannen’ is; een beetje zoals een opgedraaid postelastiek. De beschikbare energie uit deze spanning gebruikt Cascade om de DNA-strengen te scheiden en af te lezen. Resteert nog één grote witte vlek in het CRISPR-systeem. Het is nog compleet onduidelijk hoe de virale DNA-codes die de bacterie gebruikt bij de detectie in het bacteriegenoom belanden. Voor het antwoord op die vraag moeten we nog even geduld hebben, zegt Westra, maar er wordt aan gewerkt.