Кластерные регулярно через интервалы расположенные короткие палиндромные повторы (CRISPR) содержат спейсерные последовательности внекхромосомного происхождения

Множество прокариотных геномов содержат структуры, известные как кластерные регулярно через интервалы расположенные короткие палиндромные повторы (CRISPR), состоящие из повторов длиной 25–50 п.н., разделённых уникальными спейсерами сопоставимой длины. Структуры CRISPR обнаруживаются вблизи четырёх генов, обозначенных cas1–cas4. In silico анализ выявил ещё один кластер из трёх генов, ассоциированных со структурами CRISPR у многих видов бактерий, здесь обозначенный как cas1B, cas5 и cas6, а также показал наличие ряда спейсеров, имеющих гомологию с сохранившимися генами, чаще всего происходящими от бактериофагов, но также от других внекхромосомных элементов. Анализ последовательностей CRISPR у 24 штаммов Streptococcus thermophilus и Streptococcus vestibularis подтвердил гомологию спейсеров с внекхромосомными элементами. Чувствительность штаммов S. thermophilus к фагам, по-видимому, коррелирует с числом спейсеров в локусе CRISPR у данного штамма. Авторы предполагают, что спейсерные элементы являются следами прошлых вторжений внекхромосомных элементов и выдвигают гипотезу, что они обеспечивают клетку иммунитетом против фаговой инфекции и, более широко, против экспрессии чужой ДНК, кодируя антисмысловую РНК. Наличие фрагментов генов в структурах CRISPR и нуклеазные мотивы в cas-белках обоих типов кластеров указывает на то, что формирование CRISPR предполагает стадию деградации ДНК.