Бактерии делают «РНК-фотороботы» опасных вирусов
Учёные из Техасского университета в Остине, Стэнфордской медицинской школы и других институтов обнаружили у бактерий систему, способную распознавать и уничтожать опасные вирусы с помощью нового механизма, связанного с рибонуклеиновой кислотой (РНК). Он аналогичен системе CRISPR/Cas, которая захватывает чужеродную ДНК. Открытие может привести к созданию более эффективных способов борьбы с вирусами, убивающими сельскохозяйственные культуры и мешающими производству молочных продуктов, таких как сыр и йогурт.
Исследование опубликовано онлайн 25 февраля в журнале Science.
Команда впервые обнаружила, что бактерии могут захватывать фрагменты РНК захватчиков, например вирусов, и встраивать их в собственный геном, используя эту информацию как нечто вроде «фоторобота». Это помогает бактериям распознавать и уничтожать опасные вирусы в будущем.
«Этот механизм служит защитной цели у бактерий», — говорит Алан Ламбовитц, соавтор работы. «Можно представить его трансплантацию в другие организмы и использование в качестве своего рода детектора вирусов».
Вновь обнаруженный механизм хранит в геноме бактерии «фотороботы» как ДНК, так и РНК вирусов. Исследователи считают, что это имеет смысл с эволюционной точки зрения, учитывая, что некоторые вирусы основаны на ДНК, а некоторые — на РНК.
Потенциальные применения
- Сельское хозяйство: Генетическая инженерия культур (например, томатов) для оснащения их клеток таким «детектором вирусов». Это позволит в лабораторных условиях изучать влияние изменений окружающей среды на передачу патогенов.
- Молочная промышленность: Инженерия молочнокислых бактерий, используемых в производстве сыра и йогурта, для защиты от вирусных инфекций, которые сейчас осложняют и удорожают процесс.
Этот РНК-защитный механизм тесно связан с ранее открытым механизмом CRISPR/Cas, где бактерии захватывают фрагменты ДНК. Однако исследователи не ожидают, что новое открытие сыграет роль в редактировании генов. При этом сам ферментативный механизм встраивания сегментов РНК в геном является новым и имеет потенциальное биотехнологическое применение.
Механизм был обнаружен у бактерии Marinomonas mediterranea, часто встречающейся в океане. Она относится к классу Gammaproteobacteria, который включает многие человеческие патогены, вызывающие холеру, чуму, инфекции лёгких и пищевые отравления.