Чувствительность к вирусам бактерий может быть "заразной"

Бактериофаги (фаги), вероятно, самые многочисленные объекты в природе, часто превосходя плотность бактерий на порядок. Как вирусные хищники бактерий, фаги оказывают большое влияние на бактериальные сообщества, сокращая одни популяции и позволяя другим процветать. Фаги также иногда упаковывают ДНК хозяина и доставляют её другим бактериям в процессе горизонтального переноса генов (HGT).

Судьба фагов в сложных бактериальных сообществах, напоминающих их естественную экосистему, не изучалась на клеточном уровне. Чтобы исследовать это, учёные проследили динамику фагов в сообществах, содержащих фагоустойчивые (R) и фагочувствительные (S) бактерии.

В новом исследовании в журнале Cell от 12 января учёные из Еврейского университета в Иерусалиме впервые продемонстрировали механизм, благодаря которому бактерии, полностью устойчивые к данному фагу, становятся восприимчивыми к нему при совместной инкубации с чувствительными бактериями.

Исследователи показали, как фагочувствительные бактерии, имеющие рецептор для фага, могут доставлять этот рецептор соседним фагоустойчивым клеткам, лишённым его, посредством молекулярного переноса, названного "приобретение чувствительности" (ASEN). Этот процесс включает молекулярный обмен через мембранные везикулы (MVs), в результате которого фагоустойчивые клетки временно получают молекулы для прикрепления фага, высвобождаемые соседними чувствительными клетками. Используя эту новую систему доставки, фаги могут вторгаться в бактерии, лишённые их рецептора.

Учёные также предполагают, что этот механизм позволяет фагам расширять спектр хозяев и доставлять ДНК в новые виды, облегчая прикрепление фагов к видам, не являющимся хозяевами, и предоставляя ранее не изученный путь для горизонтального переноса генов (HGT).

"В настоящем исследовании мы впервые показываем, как бактерии, полностью устойчивые к данному фагу, становятся восприимчивыми при совместной инкубации с чувствительными бактериями. Вторжение фага в устойчивые клетки может оказать большое влияние на перенос генов устойчивости к антибиотикам и генов вирулентности между бактериями. Этот аспект следует тщательно учитывать при применении фаговой терапии, так как заражение фагом данного вида может привести к передаче генов соседним бактериям, устойчивым к фагу", — сказала профессор Сигаль Бен-Йехуда.

"Наша работа указывает на то, что, подобно замечательному арсеналу стратегий проникновения и распространения, используемых вирусами, фаги используют альтернативные, ещё не идентифицированные механизмы распространения, которые могут ускорить процесс заражения и способствовать распространению фага внутри клеток одного и разных видов", — сказал аспирант Эльханан Ципилевич.