CRISPR 36.1 i 36.2 u bakterii Porphyromonas gingivalis

Periodontitis is a disease associated with development of chronic inflammation within the periodontal tissue and its irreversible degradation. Untreated periodontitis can result in teeth loss and predispose to development of serious diseases, such as artherosclerosis, rheumatoid arthritis and aspiration pneumonia. Anaerobic bacteria Porphyromonas gingivalis, inhabiting periodontal pockets in human oral cavity, are among the etiological factors of this condition.P. gingivalis is capable of colonizing species-diversified niches and biofilm formation. Due to ubiquitous horizontal gene transfer between different species and strains, majority of species have developed systems aimed to protect the host from foreign genetic material. CRISPR/Cas is a genetic element capable of sequence-specific degradation of exogenous genetic material and acquisition of resulting fragments into the CRISPR array. These fragments serve as a memory of past infections and can be employed for quick response in case of repeated infection with the same agent. Four CRISPR arrays were identified in P. gingivalis, named 30, 36.1, 36.2 and 37. Previous work has shown that these arrays are transcriptionally active.This work aimed to elucidate the capability of P. gingivalis CRISPR/Cas system for active degradation of selected proto-S sequences derived from 36.1 and 36.2 arrays in vivo. The results of this work show the degradation of S4 and S5 proto-S sequences derived from 36.1 and 36.2 arrays, respectively. Only the sequences aligned with the transcription direction of the array were degraded. Moreover the presence of PAM sequence on 3’-end of the proto S did not significantly affect the degradation. Thus these results show that sequences derived from 36.1 and 36.2 arrays can be recognized and subjected to degradation by P. gingivalis CRISPR/Cas system.

Zapalenie przyzębia jest schorzeniem, w którym dochodzi do rozwoju przewlekłego stanu zapalnego tkanek przyzębia i jego nieodwracalnego uszkodzenia. Nieleczone zapalenie przyzębia może skutkować utratą uzębienia i predysponować do rozwoju poważniejszych stanów chorobowych, takich jak miażdżyca, reumatoidalne zapalenie stawów, czy bakteryjne zapalenie płuc. Jednym z czynników odpowiedzialnych za jego rozwój są beztlenowe bakterie Porphyromonas gingivalis zasiedlające kieszonki dziąsłowe w ludzkiej jamie ustnej.Bakterie gatunku P. gingivalis są zdolne do kolonizowania różnorodnych gatunkowo nisz i formowania biofilmu. W takich warunkach często nasilony jest horyzontalny transfer genów pomiędzy gatunkami i szczepami. Dlatego organizmy prokariotyczne wykształciły mechanizmy chroniące je przed egzogennym materiałem genetycznym. Mechanizm CRISPR/Cas jest elementem genetycznym zdolnym do specyficznej degradacji egzogennego materiału genetycznego i gromadzenia informacji o przebytych infekcjach, które mogą być wykorzystane do szybkiej odpowiedzi w razie powtórnej infekcji tym samym czynnikiem. W bakteriach gatunku P. gingivalis zidentyfikowano cztery macierze CRISPR: 30, 36.1, 36.2 i 37. Poprzednie prace wykazały, że wszystkie są aktywne transkrypcyjnie.W niniejszej pracy przedstawiono badania, które miały na celu ustalenie czy system CRISPR/Cas z gatunku P. gingivalis jest zdolny do aktywnej degradacji wybranych sekwencji proto-S pochodzących z macierzy 36.1 i 36.2 in vivo. W ramach tej pracy zaobserwowano degradację sekwencji proto-S S4 i S5 odpowiednio z macierzy 36.2 i 36.1. Degradacji ulegały jedynie sekwencje znajdujące się we właściwej orientacji, zgodnej z kierunkiem transkrypcji danej macierzy. Ponadto ustalono, że obecność motywu PAM (AGG) na 3’-końcu sekwencji proto-S nie ma istotnego wpływu na zachodzenie degradacji. Wyniki te pokazują, że niektóre sekwencje proto-S z macierzy 36.1 i 36.2 mogą być ulegać rozpoznaniu i aktywnej degradacji przez system CRISPR/Cas.