Бактериальные вирусы «склеивают» РНК с белками хозяина
Исследователи из Института микробиологии им. Макса Планка (Марбург, Германия) обнаружили, что бактериальные вирусы (бактериофаги) могут прочно «приклеивать» целые молекулы РНК к белкам бактерии-хозяина в процессе, названном RNAylation (РНКилирование). Это открытие, опубликованное в журнале Nature, меняет представление о взаимодействии РНК и белков, которое ранее считалось лишь кратковременным.
Бактериофаги как «быстрые убийцы»
В исследовании изучался бактериофаг T4, поражающий бактерию E. coli. Этот фаг — «быстрый убийца»: он разрушает бактериальную клетку через 20–30 минут после заражения, что быстрее действия многих антибиотиков. Это делает фаговую терапию перспективной альтернативой в условиях роста антибиотикорезистентности.
Для заражения фаг T4 использует ферменты ADP-рибозилтрансферазы (ARTs). Они модифицируют более 30 белков хозяина, присоединяя к ним часть кофермента никотинамидадениндинуклеотида (NAD), что позволяет фагу перепрограммировать бактерию.
NAD-РНК связывает исследования РНК и фагов
Руководитель исследования Катарина Хёфер ранее изучала NAD-РНК — молекулы РНК с «кэпом» из NAD. Её группа обнаружила, что фермент фага T4 — ModB — может присоединять к белкам не только NAD, но и целую NAD-РНК, как в пробирке (in vitro), так и в живой системе (in vivo). Этот новый тип прочной ковалентной связи они назвали РНКилированием.
РНКилирование — механизм контроля ресурсов
РНКилирование, по-видимому, критически важно для эффективного заражения: мутанты фага T4, лишённые ModB, убивают бактерии гораздо медленнее.
Исследователи показали, что в живых клетках ModB специфично присоединяет различные бактериальные РНК к белкам, участвующим в трансляции (синтезе белка).
Маик Вольфрам-Шауэрте, первый автор статьи, предполагает: «Присоединение бактериальной РНК к рибосомам может останавливать трансляцию бактериальных белков. Это позволяет фагу регулировать биосинтез собственных белков, перехватывая контроль над клеточными ресурсами».
Новый инструмент для синтетической биологии
Открытие указывает на новую биологическую роль NAD-РНК — активацию РНК для ферментативного переноса на белок. В будущем РНКилирование может стать инструментом синтетической биологии. Как «молекулярный клей», его можно использовать для создания специфичных РНК-белковых конъюгатов, сочетающих свойства обоих типов молекул.
Остаётся много вопросов: почему одни ART принимают NAD-РНК, а другие нет, и какова точная функция этого процесса in vivo. Для ответов потребуются новые методы исследований в живых системах.