Генотипирование штаммов бактерий с помощью CRISPR локусов
CRISPR-Cas система (от clustered regularly interspaced short palindromic repeats, короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) - это система адаптивного иммунитета прокариот, которая обеспечивает защиту клетки от чужеродных генетических элементов. В состав CRISPR-Cas системы входят CRISPR кассета , состоящая из коротких идентичных фрагментов ДНК (повторов), разделенных короткими уникальными участками ДНК ( спейсерами ), и cas (от CRISPR-associated) гены [ 32 ]. В общем виде, механизм защитного действия CRISPR-Cas систем представлен на Рис. 3 . CRISPR кассета транскрибируется, как единый РНК предшественник (пре-крРНК), который затем процессируется с образованием набора коротких фрагментов РНК ( крРНК ). Каждая крРНК содержит последовательность одного спейсера и двух неполных фрагментов повторов, прилегающих к спейсеру с обоих концов. крРНК в комплексе с Cas белками связывается с комплементарным участком чужеродной ДНК или РНК (такой участок связывания называют протоспейсер ), что приводит к расщеплению чужеродной нуклеиновой кислоты [ 33 ]. Новые спейсеры вставляются в CRISPR кассету в ходе процесса, называемого адаптацией.
CRISPR-Cas системы присутствуют в геномах 40% бактерий и 90% архей [ 32 ]. Количество CRISPR кассет в одном геноме варьирует от 1 до 18; каждая кассета может содержать до нескольких сот (в среднем 60) уникальных спейсеров [ 34 ]. Штаммы бактерий, принадлежащие к одному виду, часто несут уникальные наборы CRISPR спейсеров. Такая высокая вариабельность позволяет использовать наборы CRISPR спейсеров для типирования близкородственных штаммов бактерий. Такой подход широко применяется в эпидемиологических исследованиях для изучения распространения патогенных штаммов, таких как Mycobacterium tuberculosis , Yersinia pestis , Salmonella enterica и др. [ 35 , 36 ].
Различные подходы на основе изучения вариативности CRISPR локусов были разработаны, включая сполиготайпинг (от spolygotyping, spacer oligonucleotide typing), CRISPR типирование (CRISPR typing), CRISPR-MVLST (multi-virulence-locus sequence typing; мультилокусное секвенирование генов вирулентности в сочетании с секвенированием CRISPR локусов) и др. [ 37 ].
