Vědci odhalují tajemství SPARDA, přirozeného bakteriálního obranného mechanismu, který by mohl způsobit revoluci v genetickém výzkumu a diagnostice. Zatímco CRISPR dominuje v oblasti úpravy genů, SPARDA představuje jeden z mnoha neprozkoumaných systémů v přírodě s nevyužitým potenciálem. Nový výzkum ukazuje, jak tento „kamikadze“ systém funguje na molekulární úrovni a otevírá dveře všestrannějším biotechnologickým nástrojům.
Bakteriální imunitní systémy: za hranice CRISPR
CRISPR není jediná hra ve městě. Bakterie si vyvinuly obrovské množství obranných systémů, aby se chránily před viry (fágy) a cizí DNA, jako jsou plazmidy. SPARDA (zkratka pro prokaryotický Argonaute, asociovaný s DNase) je jedním z takových systémů, známý pro svůj radikální přístup: ničení infikovaných buněk a napadání genetické informace, aby se zabránilo dalšímu šíření. Až do nedávného výzkumu byla SPARDA chápána pouze obecně.
Jak SPARDA funguje: Molekulární sebeobětování
Výzkumníci použili analýzu proteinů AI (konkrétně DeepMind AlphaFold) ke zmapování struktury proteinů SPARDA. Systém je založen na proteinech Argonaute, které jsou tak pojmenovány kvůli jejich podobnosti s chapadly chobotnice díky jejich tvaru. Tyto proteiny, které se nacházejí ve všech formách života, obsahují kritickou „aktivační oblast“ zvanou *beta relé.
Když SPARDA detekuje hrozbu, beta relé změní tvar a aktivuje protein. Aktivované proteiny se pak spojí do šroubovicových řetězců, které bez rozdílu rozsekají jakoukoli blízkou DNA, čímž účinně zabijí hostitelskou buňku, ale zastaví infekci v zárodku. Toto je poslední opatření ochrany, které se používá pouze v případě, že jste si jisti infekcí.
SPARDA vs. CRISPR: Univerzální adaptér
Klíčovou výhodou SPARDA je její flexibilita. Současné diagnostické nástroje CRISPR vyžadují ke svému fungování specifické sekvence DNA (sekvence PAM), jako je zástrčka, která potřebuje vhodný konektor. SPARDA však nepotřebuje tyto sekvence PAM.
To znamená, že SPARDA může fungovat jako „univerzální adaptér“ pro diagnostiku DNA, díky čemuž jsou testy přesnější a všestrannější. Namísto omezení na cíle se specifickými přilehlými sekvencemi může být SPARDA navržena tak, aby reagovala na jakýkoli požadovaný genetický materiál – jako jsou chřipkové viry nebo SARS-CoV-2 – s větší spolehlivostí.
Budoucí důsledky
Vysoce přesný rozpoznávací systém SPARDA je ideální pro diagnostické aplikace. Změnou beta relé mohou vědci vytvořit nástroje, které reagují pouze na specifické genetické sekvence, a nabízejí tak účinnější a adaptabilnější alternativu k současným metodám CRISPR. Tento objev zdůrazňuje obrovský potenciál skrytý v bakteriálních imunitních systémech čekajících na odemknutí pro biotechnologické aplikace.
Tato studie je připomínkou toho, že sada nástrojů přírody je mnohem bohatší, než se dříve myslelo. Schopnost využívat tyto neprozkoumané systémy by mohla vést k průlomům v diagnostice, editaci genů a dalších.
