Исследование проливает свет на "гонку вооружений" между бактериями и вирусами

Международное исследование с участием учёных Университета Отаго улучшает понимание взаимодействия бактерий и вирусов.

Опубликованное в журнале Nature, исследование показывает, как бактериальные иммунные системы могут быть вредны для своих хозяев и почему они присутствуют не у всех бактерий.

Учёные из Университета Эксетера (Великобритания) при поддержке коллег из Университета Монпелье (Франция) и команды из Отаго сделали неожиданное открытие: существующий CRISPR-антивирусный иммунитет часто был недостатком для бактерии при заражении определёнными вирусами.

CRISPR широко известен как инструмент для точного генетического редактирования. Однако CRISPR-системы (сегменты ДНК) естественным образом встречаются у многих бактерий и выполняют важную функцию — обеспечивают иммунитет против вирусов или чужеродной ДНК.

Это подняло важный вопрос о том, значима ли аутоиммунность для других бактериальных патогенов. Исследователи из Отаго доктор Крис Браун, доктор Тейюан Чью и профессор Питер Файнеран использовали биоинформатику, чтобы ответить на этот вопрос, проанализировав более 170 000 бактериальных геномов, включая разнообразные патогены. Использованное программное обеспечение было разработано группами Брауна и Файнерана в Университете Отаго, а недавняя выпускница аспирантуры Отаго Бриджит Уотсон внесла вклад в эксперименты в Великобритании.

"Мы искали в последовательности ДНК CRISPR-системы и интегрированные геномы вирусов. Мы обнаружили, что CRISPR-аутоиммунность, вероятно, широко распространена в природе", — говорит доктор Браун.

Профессор Файнеран поясняет, что это говорит о том, что активация мощных CRISPR-систем защиты рискованна для бактерии. "Важно, что это может помочь ответить на давний вопрос о том, почему эти системы защиты отсутствуют у 60% бактерий".

Например, патогены Staphylococcus aureus, которые часто приобретают дополнительные гены, становясь мультирезистентными, редко имеют CRISPR-защиту. Примером является MRSA (метициллин-резистентный Staphylococcus aureus) — инфекция, часто встречающаяся у людей, находившихся в больницах или других учреждениях здравоохранения, которая стала устойчивой ко многим антибиотикам. У неё редко есть CRISPR-защита.

Это исследование является частью более масштабных работ, направленных на понимание "гонки вооружений" между бактериями и их вирусами, и имеет значительные последствия.

"Важно, что это изменение в понимании систем защиты патогенов повлияет на разработку новых методов лечения, особенно тех, которые используют вирусы, убивающие патогенные или антибиотикорезистентные бактерии", — объясняет доктор Браун.