Bakteriellt försvar mot fager: Restriktion-modifikation, CRISPR-Cas och abortiv infektion

Bakterier använder sofistikerade flerlagerade försvar mot bakteriofager (fager):

1. Restriktion-Modifikation (RM) System

Innat immunitet. Restriktionsendonukleaser känner igen och klyver specifika ometylerade fage-DNA-sekvens. Värdens DNA skyddas genom metylering vid samma platser. >3 000 RM-system kända.

2. CRISPR-Cas System

Adaptiv immunitet. Bakterier integrerar korta fage-DNA-fragment (spacers) i CRISPR-arrayer. Vid reinfektion guidar CRISPR-RNA:er Cas-nukleaser att måla och förstöra matchande fage-DNA. Ger sekvensspecifikt minne.

3. Abortiv Infektion (Abi) System

Altruistisk självmord. Inficerad cell upptäcker fagekomponenter och utlöser förtida död (metabolisk arrestering, membran-depolarisering, toxin-antitoxin-aktivering). Förhindrar fagereplikering och spridning till klonala syskon.

Ytterligare mekanismer

• Ytreceptormodifikation (förhindra adsorptions)
• Superinfektionsexklusion (profag-kodad)
• Bakteriofagexklusion (BREX), DISARM, Thoeris, etc. — nyligen upptäckta system

Denna evolutionära vapenväsendrace driver enorm mångfald i både fageoffensiv och bakteriellt försvar.