Auf welche drei Arten können Bakterien den Kampf gegen Phagen gewinnen?

1. Restriction-Modification (RM)-Systeme: Bakterien können RM-Systeme besitzen, die wie zelluläre Sicherheitsscheren wirken. Sie erkennen und zerschneiden fremde DNA, beispielsweise die DNA eindringender Phagen, indem sie auf bestimmte Muster, sogenannte Restriktionsstellen, abzielen. Währenddessen bleibt die eigene DNA des Bakteriums durch Modifikationen wie Methylierung geschützt, die eine Selbstzerstörung verhindern.

2. CRISPR-Cas-Systeme: Hierbei handelt es sich um hochentwickelte Immunsysteme, die in vielen Bakterien und Archaeen vorkommen. Sie funktionieren wie adaptive Speicherbanken für frühere Phagenbegegnungen. CRISPR-Cas-Systeme können kurze RNA-Moleküle erzeugen, die der genetischen Sequenz der angetroffenen Phagen entsprechen. Diese RNAs steuern die Cas-Proteine, um jede zukünftige Phagen-DNA, die diese spezifische Sequenz trägt, präzise anzugreifen und zu zerstören.

3. Abortive Infektionssysteme (Abi): Einige Bakterien nutzen Abi-Systeme als schnell reagierenden Abwehrmechanismus. Wenn ein Phagen seine DNA injiziert, löst Abi ein schnelles Selbstzerstörungsprogramm innerhalb der Bakterienzelle aus und bricht die Infektion ab, bevor die Phagenreplikation überhaupt beginnen kann. Diese Strategie verhindert die Bildung von Nachkommenphagen und verkürzt so effektiv den Infektionszyklus.