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細(xì)菌或許沒有大腦,，但它們確實(shí)有記憶,，至少在涉及攻擊它們的病毒時(shí)是如此,。許多細(xì)菌都擁有一種分子免疫系統(tǒng),，使得這些微生物能夠捕獲和保留過去遭遇到的一些病毒DNA片段,，以便當(dāng)其再度出現(xiàn)時(shí)可以識(shí)別和破壞它,。 

來自洛克菲勒大學(xué)的一項(xiàng)研究在2月18日的《自然》（Nature）雜志上，提供了這一系統(tǒng)發(fā)揮作用在微生物基因組中編碼病毒DNA,，將其日后用作為病毒切割酶的指南,，這一神秘過程的一些新見解。 
細(xì)菌學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人,、助理教授Luciano Marraffini說：“像脊椎動(dòng)物一樣,，微生物擁有能夠適應(yīng)新威脅的免疫系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用的一種酶Cas9,，利用了免疫記憶來引導(dǎo)切割病毒遺傳密碼。然而,，人們對(duì)于zui初獲得這些記憶的機(jī)制卻知之甚少,。我們的研究表明,，Cas9還操控了某些細(xì)菌中這些記憶的形成。"
這些記憶嵌入在能夠?qū)⒂幸婧陀泻Σ《咀R(shí)別開來,，稱作為CRISPR（規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)）系統(tǒng)的細(xì)菌適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中,。它通過改變細(xì)菌基因組，將一些稱作為間隔序列（spacers）的短病毒序列添加到重復(fù)DNA序列之間來發(fā)揮作用,。這些間隔序列形成了有關(guān)過去入侵物的一些記憶,。它們充當(dāng)CRISPR相關(guān)基因編碼酶(Cas)的向?qū)В沟肅as能夠找到并破壞試圖再次感染細(xì)菌的相同病毒,。
Cas9能夠在病毒或其他的基因組中實(shí)現(xiàn)切割這一能力引起了研究人員的注意?，F(xiàn)在研究人員利用它來改變細(xì)胞的遺傳學(xué)以達(dá)到某些實(shí)驗(yàn)或治療目的，但對(duì)于這一CRISPR系統(tǒng)在天然細(xì)菌中發(fā)揮作用的機(jī)制仍不是很清楚（延伸閱讀：Cell：用CRISPR構(gòu)建衰老研究模型 ）,。
一些證據(jù)表明,，某些Cas酶（未包括Cas9）自身可以操控記憶形成過程?；贑as9識(shí)別切割位點(diǎn)的方式,，包括共同*作者、研究生Robert Heler以及實(shí)驗(yàn)室博士后Poulami Samai在內(nèi)的研究人員猜測(cè)Cas9在記憶形成中也發(fā)揮了作用,。
除了匹配CRISPR引導(dǎo)序列和病毒DNA,，Cas9需要在附近尋找第二信號(hào)：病毒DNA中的前間區(qū)序列鄰近基序( protospacer adjacent motif，PAM)序列,。這是一個(gè)至關(guān)重要的步驟,，因?yàn)镻AM序列的存在阻止了Cas9攻擊細(xì)菌自身包含記憶的DNA。 
Heler 說：“由于Cas9必須識(shí)別出PAM序列才會(huì)切割病毒DNA,，在這一系統(tǒng)形成遭遇病毒的記憶時(shí)Cas9也就識(shí)別PAM序列對(duì)于我們來說很有意義,。這是Cas9的一個(gè)意料之外的全新作用。"
為了檢驗(yàn)他們的假說,，Heler交換了化膿鏈球菌和嗜熱鏈球菌免疫系統(tǒng)的Cas9酶,，它們各自識(shí)別不同的PAM序列。結(jié)果,，PAM序列跟隨著在兩種細(xì)菌之間發(fā)生了交換——表明在記憶形成中Cas9負(fù)責(zé)了PAM的識(shí)別,。在另一個(gè)試驗(yàn)中，他改變了Cas9結(jié)合PAM序列的部分,，發(fā)現(xiàn)這些微生物開始隨機(jī)獲得靶病毒序列,這使得它們變得不可用,。
與此同時(shí)，Samai調(diào)查了Cas9與其他3種Cas酶：Cas1,、Cas2和Csn2之間的關(guān)系,。作為相同CRISPR系統(tǒng)的組件，研究人員懷疑這些酶在沒有Cas9幫助的情況下在記憶形成中發(fā)揮了作用,。
Samai讓這些酶共同表達(dá),，隨后標(biāo)記每一個(gè)酶,，并嘗試提純它。但每一次其他三種酶也一同出現(xiàn),?！斑@表明4種酶之間存在某種互作；zui有可能的是它們?cè)谟洃洬@取過程中形成了復(fù)合物,，"她說,。
“由于Cas9具有靶向和切割病毒基因組的功能，它對(duì)生物技術(shù)非常重要,，已吸引了人們極大的興趣,。我們的研究工作揭示出了Cas9一個(gè)遭到忽視的作用：形成了使得細(xì)菌適應(yīng)性免疫成為可能的記憶，"Marraffini說,。