Бактерии могут развивать сильный иммунитет для защиты от вирусов

Новое исследование, проведенное под руководством биологов из Даремского университета (Великобритания) в сотрудничестве с Ливерпульским университетом, Университетом Нортумбрии и New England Biolabs, направлено на использование недавно охарактеризованных защитных систем бактерий для отслеживания изменений в геноме человека.

Студенты Даремского университета также участвовали в этой работе, демонстрируя сложные механизмы врожденного иммунитета бактерий.

Бактерии эволюционировали множество защитных систем для защиты от вирусов-бактериофагов. Многие из этих систем уже превращены в полезные биотехнологические инструменты, например, для редактирования генов.

Исследователи показали, что две защитные системы работают взаимодополняюще:

• Одна система защищает бактерии от бактериофагов, не имеющих модификаций в своей ДНК.
• Некоторые бактериофаги модифицируют свою ДНК, чтобы избежать этой первой линии защиты. Вторая система, BrxU, защищает бактерии от таких бактериофагов с модифицированной ДНК, обеспечивая второй уровень защиты.

Ученые построили детальную 3D-модель BrxU, чтобы понять, как он защищает от бактериофагов с измененной ДНК.

BrxU имеет потенциал стать еще одним полезным биотехнологическим инструментом, поскольку те же модификации ДНК, которые он распознает, встречаются в геноме человека и изменяются при раке и нейродегенеративных заболеваниях.

Доктор Тим Блауэр, старший автор исследования: «Способность распознавать модифицированную ДНК крайне важна, поскольку аналогичные модификации обнаруживаются по всему геному человека. Этот дополнительный слой информации, «эпигеном», меняется по мере нашего роста, а также изменяется при раке и нейродегенеративных заболеваниях. Если мы сможем разработать BrxU как инструмент для картирования этого эпигенома, это изменит наше понимание адаптивной информации, контролирующей наше развитие и прогрессирование заболеваний».

Результаты исследования опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

В работе участвовали 97 студентов старших курсов Даремского университета. В рамках исследовательского микробиологического семинара они занимались выделением новых бактериофагов для изучения. Эти бактериофаги были собраны из реки Уир, прудов колледжа и других водоемов Дарема и использованы для тестирования врожденного иммунитета к бактериофагам у бактерий E. coli.