Бактерии демонстрируют один из древнейших примеров иммунной системы

Исследование профессора Томаса Вуда (Техасский университет A&M) показывает, как бактерии, включая чужеродную ДНК вирусов в свои хромосомы, развили примитивную иммунную систему. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Вековая война с вирусами

Бактериофаги (вирусы, поражающие бактерии) миллионы лет внедряются в хромосому бактерии-хозяина, чтобы позже размножиться и убить её — как «мина замедленного действия». Однако случайные мутации в бактериальной хромосоме могут инактивировать вирусную ДНК, лишая её способности к репликации.

От угрозы к преимуществу

Такая «одомашненная» вирусная ДНК со временем становится неотъемлемой частью генома бактерии. Она приносит новые гены, белки и ферменты, дающие бактерии эволюционные преимущества.

«Клетка создала новую иммунную систему... Она выработала новые белки, которые позволяют ей сопротивляться антибиотикам и вредным веществам, таким как перекись водорода», — отмечает Вуд.

Экспериментальное подтверждение

Исследовательская группа под руководством Сяосюэ Ван удалила 166 000 нуклеотидов — девять вирусных участков — из хромосомы E. coli с помощью «ферментативных ножниц». Бактерия, лишённая этой вирусной ДНК, продемонстрировала резко возросшую чувствительность к антибиотикам.

Широкомасштабное явление

Этот процесс носит массовый характер. Вирусная ДНК содержится почти во всех бактериях, составляя в некоторых штаммах до 20% их хромосомы.

«Наше исследование первым показывает, что нужно изучать эти старые вирусные частицы, чтобы понять, как они влияют на текущую способность бактерий противостоять, например, антибиотикам», — говорит Вуд.

Это открытие указывает на новый путь для разработки эффективных антибиотиков через понимание механизмов устойчивости, приобретённой бактериями от их древнего врага.