Как бактерии жертвуют собой для борьбы с вирусами
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, как новая иммунная система защищает бактерии от бактериофагов — вирусов, заражающих бактерии. Эта система необычна тем, что работает по принципу абортивной инфекции: заражённая бактериальная клетка самоуничтожается, чтобы инфекция не распространилась на другие клетки.
Две статьи, опубликованные 10 января 2020 года в журнале Molecular Cell, предоставляют новую информацию, которую можно использовать для улучшения лечения мультирезистентных бактериальных инфекций — либо путём совершенствования фаговой терапии, либо путём целенаправленного запуска самоуничтожения бактерий.
«Абортивная инфекция — это старая концепция, но она всё ещё вызывает споры: бактериальная клетка, по сути, жертвует собой ради коллектива, убивая себя, а не производя новые фаги», — пояснил старший автор Кевин Корбетт, доктор философии.
Лаборатория Корбетта изучает, как белки семейства HORMA помогают поддерживать стабильность генома при мейозе у млекопитающих. Исследование 2015 года предсказало, что некоторые бактерии также могут продуцировать белки HORMA, которые могут быть частью новой иммунной системы.
Учёные клонировали эту систему, названную CBASS, в лабораторный штамм E. coli, обычно чувствительный к фаговой инфекции. Оказалось, что CBASS обеспечивает почти абсолютный иммунитет к фагам.
Исследователи выяснили биохимические и структурные детали системы CBASS, которая содержит несколько белков:
- Белки HORMA чувствуют инфекцию.
- Они стимулируют второй белок синтезировать молекулу вторичного мессенджера.
- Эта молекула активирует нуклеазный фермент, который разрушает собственный геном бактерии, убивая клетку и предотвращая репликацию фага.
Потенциальное применение:
- Улучшение фаговой терапии: Исследователи могут использовать эту информацию, чтобы доработать фаги для обхода бактериальных иммунных систем, сделав терапию более эффективной.
- Запуск самоуничтожения бактерий: Если найти способ активировать систему CBASS с помощью лекарства, можно заставить содержащие её бактерии убить себя.
Однако изучена лишь одна из более чем 6000 различных систем CBASS, каждая из которых кодирует уникальный набор сенсоров инфекции, сигнальных и эффекторных белков. Понимание их разнообразия и эволюции даст более полную картину для потенциального вмешательства.