微生物学：溶原性ファージの標的化がI型CRISPR–Cas系の喪失を引き起こす
Nature 578, 7793 doi: 10.1038/s41586-020-1936-2
細菌に感染するウイルス（バクテリオファージ；これ以降は単にファージと呼ぶ）は、宿主に感染すると、溶菌サイクルか溶原サイクルのどちらかに入る。溶菌サイクルでは、細菌細胞が溶解してファージが放出され、水平伝播につながるのに対し、溶原サイクルは、ファージが宿主ゲノムに組み込まれて休眠状態になることを特徴とし、その結果、垂直伝播が起こる。細菌と、溶菌サイクルに固定された溶原性ファージ変異体とを用いて行われた以前の共培養実験では、CRISPR–Cas系が侵入ファージを効率よく排除することが示されている。今回我々は、野生型の溶原性ファージ（溶原サイクルに入ることができる）によってチャレンジされた場合、I型CRISPR-Cas免疫系では細菌集団からファージを排除できないことを明らかにする。さらに、このような状況では、CRISPR–Cas免疫系は宿主に不適応になることがデータから示唆された。これは、組み込まれたファージ配列（プロファージ）に対してスペーサーの適合が不完全なことによって、深刻な免疫病理学的作用が生じるためと考えられる。ファージが宿主の免疫系を抑制する抗CRISPR（acr）遺伝子を持っていなければ、この適応度のコストが原動力となって細菌集団からCRISPR–Casが失われる。我々は、バイオインフォマティクスを用いることで、この不完全な標的化が自然界で頻繁に起こっている可能性が高いことを明らかにする。これらの知見は、細菌種内および細菌種間でCRISPR–Cas系の分布が不均一である理由を説明するのに役立ち、ファージがコードするacr遺伝子には、このような状況下においてファージと宿主のどちらにとっても選択上の強力な利点があることをはっきりと示している。
