Jones labb

Populärvetenskaplig presentation

Att kunna försvara sig mot virus är viktigt för alla organismer. Bakterier har evolverat ett flertal system för ändamålet, bland annat det välkända CRISPR-Cas-systemet. CRISPR-Cas-systemet detekterar när ett virus har injekterat sitt DNA in i bakteriecellen, och klipper därefter sönder det främmande DNA:t. Men precis som människor kan drabbas av autoimmunsjukdomar såsom psoriasis eller diabetes typ 1, så missgynnas bakterier om deras CRISPR-Cas system är för aktiva. Dessa system är inte “på” eller “av” utan kan aktiveras olika mycket. Det handlar om en balansgång: om systemet är inaktiverat riskerar bakterien att bli infekterad utan att kunna försvara sig, men om systemet är för aktivt, riskerar bakterien att skada sig själv. Det finns flera hypoteser om vad som orsakar skadan: möjligtvis klipper bakterien sönder sitt eget DNA av misstag, eller så tas så mycket resurser (energi och råämnen) i anspråk av CRISPR-systemet att tillväxten hämmas.

I projektets första etapp kommer vi att undersöka hur mycket en bakterie skadas av överaktiva CRISPR-system samt fastställa orsaken. Vi kommer att använda mikroskopi för hitta ett samband mellan CRISPR-aktivitet och tillväxthastighet i individuella E. coli-celler. Vi kommer också att mäta sannolikheten att bakterier med ett särskilt aktivt CRISPR-system har trasiga delar i sitt DNA. I projektets andra etapp använder vi konjugativa plasmider för att pröva CRISPR-systemets effektivitet. Konjugativa plasmider är små cirkulära DNA-fragment som i likhet med virus kan infiltrera intilliggande bakterier. Till skillnad från virus dödar konjugativa plasmider inte sin värd, utan lever vidare som en parasitisk extra kromosom. Därför fungerar många CRISPR-system även mot konjugativa plasmider. Vi kommer att infektera E. coli-celler med konjugativa plasmider som har en fluorescent etikett som möjliggör för oss att se i mikroskopet om de lyckas etablera sig i den infekterade cellen, eller om CRISPR-systemet lyckas eliminera dem. Som i etapp ett kommer vi även att mäta hur aktivt CRISPR är i individa celler, och på så sätt kunna jämföra CRISPR-aktiviteten med sannolikheten att bakterien försvarar sig framgångsrikt.

Tillsammans ska dessa experiment fördjupa vår kunskap om balansgången mellan försvar och självskada och därmed förstå bakteriernas ekologi, som påverkas kraftigt av virus, konjugativa plasmider, och andra så kallade “mobila genetiska element”. Eftersom antibiotikaresistens ofta sprids med hjälp av konjugativa plasmider, kan vår forskning hjälpa till att förstå hur denna spridning påverkas av bakteriers immunförsvar.

Forskning

...