Бактерии общаются, чтобы усилить коллективный иммунный ответ на вирусные угрозы

Бактерии могут усиливать собственную иммунную систему, «общаясь» друг с другом. Это показало новое исследование Университета Отаго (Новая Зеландия).

Результаты работы команды под руководством доцента Питера Файнерана из Департамента микробиологии и иммунологии опубликованы в международном журнале Molecular Cell.

Подобно людям, восприимчивым к вирусам вроде гриппа и кори, бактериям также необходимо защищаться от вирусов. Хотя бактерии — одноклеточные организмы, они часто обладают адаптивным иммунитетом, называемым системами CRISPR-Cas, который функционирует иначе, чем иммунная система человека.

Исследование проливает свет на то, как группы бактерий коллективно защищаются от вирусных угроз. Бактерии часто живут в тесных сообществах, чтобы делиться ресурсами, но высокая плотность популяции делает их более уязвимыми для распространения вирусов.

Ключевое открытие: способность бактерий оценивать количество клеток в своём сообществе позволяет им усиливать мощность своих иммунных систем CRISPR-Cas для предотвращения вирусных вспышек.

Бактерии определяют плотность популяции, «общаясь» друг с другом с помощью химической коммуникации, известной как чувство кворума. Чем выше плотность популяции, тем сильнее становится коммуникация между клетками, что приводит к большей координации иммунной защиты.

Исследование показывает, что бактериальные клетки превентивно повышают свой иммунитет, когда риск распространения вируса в популяции наиболее высок. Они увеличивают как способность формировать новые иммунные «воспоминания», так и усиливают существующий иммунитет до 500 раз.

Системы CRISPR-Cas создают генетические «воспоминания» о прошлых вирусных инфекциях, сохраняя фрагменты ДНК вирусов. Одна из наименее изученных областей — как бактерии контролируют активность этих систем. Слишком высокая активность может привести к аутоиммунному заболеванию, убивающему клетку-хозяина, а слишком низкая — позволить вирусам уничтожить целые бактериальные сообщества.

Исследование демонстрирует, что, открыто общаясь друг с другом, бактерии находят правильный баланс между этими двумя исходами. Учёные предполагают, что такая коммуникационная координация иммунитета CRISPR-Cas широко распространена среди бактериальных видов.