CRISPR/Cas - naturalny mechanizm obrony LAB przed fagami

• Autorzy: Plech M. , Kołakowski P.

Warianty tytułu

EN

CRISPR/Cas - a natural bacteriophage defense system in LAB

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

CRISPR/Cas jest naturalnym, powszechnie występującym mechanizmem obrony bakterii przed infekcjami fagowymi, rozpoznanym u bakterii fermentacji mlekowej (LAB) w 2007 r. Artykuł omawia strukturę systemu CRISPR/Cas i specyfikę jego działania, polegającą na degradacji wprowadzonego do komórki bakteryjnej DNA faga. System zapobiega namnażaniu i uwalnianiu kolejnych generacji fagów do środowiska. Omówiono również sposób wykorzystania mechanizmu CRISPR/Cas do uzyskiwania przemysłowych wariantów szczepów LAB o zróżnicowanej oporności fagowej. Sterowana modyfikacja oporności fagowej metodami CRISPR/Cas bakterii kwasu mlekowych na potrzeby przemysłu spożywczego nie ma charakteru modyfikacji genetycznej w rozumieniu obowiązujących w tym zakresie przepisów.

EN

CRISPR/Cas is a natural and widely occurring bacteriophage defense system in bacteria. It was recognized in 2007 in Lactic Acid Bacteria (LAB). The article describes the structure of CRISPR/Cas defense system and mechanism of decomposition of the injected phage DNA into the bacterial cell. The phenomenon which prevents the multiplication and release of successive phage generations into the environment is explained in details. The article presents also an application of CRISPR/Cas system for construction of new variant of LAB strains with differentiated resistance to phage infections. Controlled modification of phage resistance of LAB strains with CRISPR/Cas method for food industry is not considered as a genetic modification method within the meaning of the existing rules in this area.

Słowa kluczowe

PL

CRISPR/Cas; bakteriofagi; bakterie kwasu mlekowego; fermentowane produkty mleczne

EN

CRISPR/Cas; bacteriophages; lactic acid bacteria; fermented dairy products

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 66, nr 3
• Strony: 38--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Plech M.

autor

Kołakowski P.

• Instytut Nauk o Środowisku, Uniwersytet Jagielloński

Bibliografia

• [1] Agari Y., Sakamoto K., Tamakoshi M., Oshima T., Kuramitsu S., Shinkai A.: 2010. Transcription profile of Thermus thermophilus CRISPR systems after phage infection. Journal of Molecular Biology, 395, 270-281.
• [2] Andersson A. F., Banfield, J. F.: 2008. Virus population dynamics and acquired virus resistance in natural microbial communities. Science, 320, 1047-1050.
• [3] Barrangou R., Fremaux C., Deveau H., Richards M., Boyaval P., Moineau S., Romero D.A., Horvath P.: 2007. CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes. Science, 315, 1709-1712.
• [4] Brouns S. J., Jore M. M., Lundgren M., Westra E. R., Slijkhuis R. J., Snijders A. P., Dickman M. J., Makarova K. S., Koonin E. V., van der Oost J.: 2008. Small CRISPR RNAs guide antiviral defense in prokaryotes. Science, 321, 960-964.
• [5] Bolotin A., Quinquis B., Sorokin A., Ehrlich S. D.: 2005. Clustered regularly interspaced short palindrome repeats (CRISPRs) have spacers of extrachromosomal origin. Microbiology, 151, 2551-2661.
• [6] Carte .J., Wang R., Li H., Terns R. M., Terns M. P.: 2008. Cas6 is an endoribonuclease that generates guide RNAs for invader defense in prokaryotes. Genes & Development, 22, 3489-3496.
• [7] Forde A., Fitzgerald G. F.: 1999. Bacteriophage defence systems in lactic acid bacteria. Antonie van Leeuwenhoek, 76, 89-113.
• [8] Haft D.H., Selengut J., Mongodin E. F., Nelson K. E.: 2005. A guild of 45 CRISPRassociated (Cas) protein families and multiple CRISPR/Cas subtypes exist in prokaryotic genomes. PLOS Computational Biology, 1, e60.
• [9] Hale C. R., Zhao P., Olson S., Duff M. O., Graveley B. R., Wells L., Terns R. M., Terns M. P.: 2009. RNA-Guided RNA Cleavage by a CRISPR RNA-Cas Protein Complex. Cell, 139, 945-956.
• [10] Horvath P., Barrangou R.: 2010. CRISPR/Cas, the immune system of Bacteria and Archaea. Science, 327, 167-170.
• [11] Ishino Y., Shinagawa H., Makino K., Amemura M., Nakata A.: 1987. Nucleotide sequence of the iap gene, responsible for alkaline phosphatase isozyme conversion in Escherichia coli, and identification of the gene product. Journal of Bacteriology, 169, 5429-5433.
• [12] Josephsen J., Neve H.: 1998. Bacteriophages and lactic acid bacteria, w: Lactic acid bacteria. Microbiology and functional aspects, Salminen S, von Wright SA (ed.), Marcel Dekker Inc., New York, N.Y.
• [13] Kołakowski P., Rybka J., Fetliński A.: 2001. Przyczyny występowania zaburzeń procesów fermentacyjnych (Bakteriofagi w przemyśle mleczarskim). Biuletyn Informacyjny Rhodia Food Biolacta, 24, 7-14.
• [14] Kołakowski P., Rybka J.: 2001. Przyczyny występowania zaburzeń procesów fermentacyjnych (Sposób zapobiegania infekcjom fagowym w przemyśle mleczarskim) Biuletyn Informacyjny Rhodia Food Biolacta, 25, 8-11.
• [15] Makarova K. S., Grishin N. V., Shabalina S. A., Wolf Y. I., Koonin E. V.: 2006. A putative RNA-interference-based immune system in prokaryotes: computational analysis of the predicted enzymatic machinery, functional analogies with eukaryotic RNAi, and hypothetical mechanisms of action. Biology Direct 1, 7.
• [16] McIntyre K., Heap H. A., Davey G. P., Limsowtin G. K. Y.: 1991. The distribution of lactococal bacteriophage in the environment of cheese manufacturing plant. International Dairy Journal, 1 183-197.
• [17] Marraffini L. A., Sontheimer E. J.: 2010. CRISPR interference: RNA - directed adaptive immunity in bacteria and archaea. Nature Reviews Genetics, 11, 181-190.
• [18] Marx J.: 2007. New Bacterial Defense Against Phage Invaders Identified Science, 315, 1650-1651.
• [19] Mojica F. J., Díez-Villaseńor C., García-Martínez J., Soria E.: 2005. Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. Journal of Molecular Evolution 60, 174-182.
• [20] Portillo M. C., Gonzalez J. M.: 2009. CRISPR elements in the Thermococcales: Evidence for associated horizontal gene transfer in Pyrococcus furiosus. Journal of Applied Genetics 50 (4), 421-430.
• [21] Pourcel C., Salvignol G., Vergnaud G.: 2005. CRISPR elements in Yersinia pestis acquire new repeats by preferential uptake of bacteriophage DNA, and provide additional tools for evolutionary studies. Microbiology, 151, 653-663.
• [22] Rogozin I. B., Makarova K. S., Natale D. A., Spiridonov A. N., Tatusov R. L., Wolf Y. I., Yin J., Koonin E. V.: 2002. Congruent evolution of different classes of non-coding DNA in prokaryotic genomes Nucleic Acids Research, 30, 4264-4271.
• [23] Schmidt M., Olejnik-Schmidt A.: 2009. Zakażenie bakteriofagowe zagrożenie procesów fermentacyjnych w mleczarniach. Przemysł Spożywczy, 63, 36-41.
• [24] Szczepańska A. K., Hejnowicz M. S., Kołakowski P., Berdowski J.: 2007. Biodiversity of Lactococcus lactis bacteriophages in Polish dairy environment. Acta Biochemica Polonica 54(1) 151-158.
• [25] Van der Oost J., Jore M. M., Westra E. R., Lundgren M., Brouns S. J.: 2009. CRISPR-based adaptive and heritable immunity in prokaryotes. Trends Biochemistry.