Bakterielles forsvar mod fager: Restriktion-modifikation, CRISPR-Cas og abortiv infektion

Bakterier ansøger sofistikerede flerlags-forsvar mod bakteriofager (fager):

1. Restriktion-Modifikation (RM) systemer

Indfødt immunitet. Restriktions-endonukleaser genkender og kløver specifikke u-metylerede fage-DNA-sekvenser. Vært-DNA beskyttes ved metylering ved samme steder. >3.000 RM-systemer kendt.

2. CRISPR-Cas systemer

Adaptiv immunitet. Bakterier integrerer korte fage-DNA-fragmenter (spacers) i CRISPR-arrays. Ved re-infektion guider CRISPR-RNA'er Cas-nukleaser til at målrette og ødelægge matchende fage-DNA. Giver sekvens-specifikt hukommelse.

3. Abortiv infektion (Abi) systemer

Altruistisk selvmord. Inficeret celle detekterer fage-komponenter og udløser for tidlig død (metabolisk arrest, membran-depolarisation, toksin-antitoxin-aktivering). Forhindrer fage-replikation og spredning til klonale søskende.

Yderligere mekanismer

• Overflade-receptor-modifikation (forhindrer adsorption)
• Superinfektion-eksclusion (profage-kodet)
• Bakteriofage-eksklusion (BREX), DISARM, Thoeris, osv. – nyligt opdagede systemer

Denne evolutionære væbnet løb driver enorm mangfoldighed i både fage-angreb og bakteriel forsvar.