Обнаружены девять новых генов защиты бактерий от вирусов

Исследователи из Университета Торонто обнаружили девять новых генов, которые бактерии используют для защиты от бактериофагов — вирусов, их инфицирующих.

В исследовании, опубликованном в Nature Microbiology, учёные использовали комбинацию биоинформатики и лабораторных тестов на образцах осадка из аквариума Ripley's Aquarium of Canada, чтобы выявить ранее неизвестные защитные гены.

Почему это важно: Открытие может иметь серьёзные последствия для разработки стратегий лечения бактериальных инфекций, особенно устойчивых к лекарствам.

Методология:

• Объект исследования: Бактерия Vibrio parahaemolyticus, вызывающая гастроэнтерит при употреблении сырых морепродуктов.
• Целевая область генома: Интегрон — участок, хранящий "чужеродные" гены, которые бактерии получают из окружающей среды. Эти гены часто дают преимущество для выживания (например, устойчивость к антибиотикам), но их роль в антифаговой защите была плохо изучена.
• Подход: С помощью биоинформатики из интегрона Vibrio было отобрано 57 генов-кандидатов. Для тестирования было найдено более 70 фагов, в том числе из необычного источника — осадка аквариумных резервуаров с медузами и морскими драконами.
• Эксперимент: Методом "фагового споттинга" 57 клонированных генов тестировали на способность защищать бактериальные штаммы от вирусной инфекции. Отсутствие защиты проявлялось в виде зоны подавления роста бактерий на агаровой пластине.

Результаты: Эксперименты выявили девять уникальных и ранее неизвестных генов защиты в интегроне Vibrio.

Ключевые особенности систем защиты:

• Активация защиты требует от бактерий дополнительных энергозатрат, поэтому гены включаются только в ответ на определённые сигналы среды.
• Четыре из девяти новых систем защиты у V. parahaemolyticus активируются в ответ на чувство кворума — способность бактерий "слышать" друг друга в плотной популяции. Это логично, так как вирусные инфекции представляют большую угрозу именно при высокой плотности бактерий.

Перспективы: Интегроны обнаружены почти у всех видов Vibrio и примерно у 10% всех бактериальных геномов. Их широкое распространение делает их перспективной мишенью для повышения эффективности фаговой терапии.

"Если мы нацелимся на системы фаговой защиты, присутствующие у бактерий, то сможем обойти некоторые проблемы с антибиотикорезистентностью и разработать новые фаговые терапевтические средства", — отмечает первый автор исследования Лэндон Гетц.