Вирусы-бактериофаги сотрудничают для преодоления иммунной защиты бактерий

Частицы вирусов, заражающих бактерии (бактериофаги), могут действовать сообща, чтобы преодолеть антивирусную защиту.

Исследование показывает, как частицы одного типа вируса могут атаковать волнами: сначала ослабляя защиту бактерий, а затем убивая их. Это ключевой прорыв для улучшения фаговой терапии, используемой для лечения опасных для жизни бактериальных инфекций.

Бактерии имеют системы защиты, такие как CRISPR-Cas, для защиты от вирусов. В ответ фаги выработали молекулы, называемые "анти-CRISPR".

Исследование Университета Эксетера показывает, что отдельные вирусные частицы не могут полностью преодолеть CRISPR-Cas самостоятельно. Однако, если присутствует достаточно частиц, их "командная работа" позволяет преодолеть защиту и установить инфекцию в бактериальной популяции.

"Достаточно высокое количество вирусных частиц может склонить атаку в их пользу", — говорит первый автор доктор Марианн Ландсбергер.

Исследователи обнаружили существование "переломного момента" в количестве вирусов:

  • Число вирусов ниже этого порога приводит к уничтожению фаговых захватчиков.
  • Число вирусов выше порога позволяет фагам вместе захватить бактерии, заражая данную бактерию одновременно или последовательно.

Механизм сотрудничества:

  1. Одновременная атака: два вируса, оба несущие молекулы анти-CRISPR, одновременно атакуют одну бактерию, объединяя силы для инактивации защиты CRISPR-Cas. Вероятность этого выше при очень большом количестве вирусов.
  2. Последовательное заражение: При большом количестве вирусов в среде:
    • Первый вирус вторгается в бактерию, частично ослабляя её иммунную систему своими молекулами анти-CRISPR, но не может полноценно заразить клетку и в итоге уничтожается оставшимися активными системами CRISPR-Cas.
    • Второй вирус затем способен преодолеть эти остаточные защиты и успешно заразить и убить бактерию. Этот процесс приводит к установлению эпидемии в бактериальной популяции.

"Эта работа показывает, что фаги могут работать вместе, чтобы отключить иммунные системы бактерий. Это имеет важное значение для использования фагов для лечения инфекций у людей, поскольку доза фага может определять, сможет ли он убить бактерии", — отмечает старший автор доктор Стинеке ван Хауте.

Исследование также предполагает, что вирусы в целом могут неожиданно сотрудничать, вызывая внезапные вспышки заболеваний, когда их количество превышает критические пороги.

Исследование опубликовано в журнале Cell под названием: "Anti-CRISPR phages cooperate to overcome CRISPR-Cas immunity."