Бактериальная иммунная система обладает лучшей памятью, чем ожидалось

Память бактерий о враждебных вирусах оказалась сильнее, чем считалось. Даже когда захватчики меняют свою последовательность ДНК, иммунная система бактерий может распознать их и впоследствии уничтожить. К такому выводу пришел исследователь NWO Vidi Стан Браунс в журнале PNAS.

Бактерии постоянно атакуются и уничтожаются проникающими вирусами. Чтобы выжить в этом конфликте, бактерии развили иммунную систему, называемую CRISPR-Cas (кластеризованные регулярно чередующиеся короткие палиндромные повторы — ассоциированные с CRISPR). Хотя существуют и другие менее развитые иммунные механизмы, система CRISPR-Cas обладает «памятью», благодаря чему бактерии защищены от вирусных инфекций.

Предварительные знания

Бактерии добавляют фрагменты ДНК от вторгающихся фагов (мелких вирусов, заражающих только бактерии) или плазмид (ДНК, обменивающейся информацией между одноклеточными организмами) в систему памяти CRISPR-Cas. Затем ДНК фагов расщепляется, и захватчик обезвреживается. Однако фаги избегают распознавания системой CRISPR-Cas, изменяя свою последовательность ДНК. Это затрудняет идентификацию вирусной ДНК иммунной системой бактерий.

Микробиолог д-р Стан Браунс из Вагенингенского университета обнаружил, что иммунная система бактерий более устойчива, чем считалось ранее: она может распознавать вирусы, используя смутные воспоминания. Так или иначе, иммунная система захватывает фрагменты теперь уже измененной ДНК и уничтожает захватчика. В определенном смысле бактерия повторяет тот же трюк, но уже с предварительными знаниями. Поскольку в памяти уже сохранено смутное воспоминание, процесс теперь протекает быстрее и эффективнее. Таким образом, система CRISPR-Cas, по-видимому, способна противостоять не только недавним захватчикам, но и старым вторгающимся вирусам, а также захватчикам, родственным новым вирусам.

Йогурт

Система CRISPR-Cas, по-видимому, обладает лучшей памятью на захватчиков, чем считалось ранее; она делает бактерии устойчивыми к внешним патогенам и, следовательно, дает бактериям преимущество в эволюционной борьбе с вторгающимися вирусами. Эти знания можно использовать для ускорения устойчивости бактерий к фагам, угрожающим молочным ферментациям (как в йогурте и сыре).

Это исследование является частью проекта Vidi Стана Браунса. Vidi — это индивидуальный грант, присуждаемый талантливым и творческим исследователям. Этот инструмент финансирования позволяет исследователям проводить исследования по своему выбору.