Учёные нашли новые способы борьбы с патогенными бактериями

Исследователи из Сколтеха и научных центров Швеции и Швейцарии представили результаты, объясняющие механизм взаимодействия бактерий и фагов — вирусов, заражающих бактериальные клетки. Открытие — важный шаг на пути к разработке новых способов борьбы с инфекциями. Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.

Патогенные микроорганизмы становятся всё более устойчивыми к антибиотикам. Учёные по всему миру ищут новые механизмы борьбы с ними, один из которых — фаговая терапия. Бактериофаги — естественные «хищники» и враги бактерий с высокой специфичностью заражения. Они безвредны для человека, имеют природное происхождение и встречаются везде, где есть жизнь и бактерии. Фаги изучали более 100 лет назад, но с открытием антибиотиков интерес к исследованиям снизился.

Лаборатория в Сколтехе занимается изучением новых систем бактериального иммунитета. В последние годы биоинформатика позволила предсказать множество новых противовирусных систем, и возникла новая область — микробная иммунология.

Авторы изучили систему иммунитета BREX (BacteRiophage EXclusion) — защитный механизм бактерий от фагов. Они показали, что бактериофаг T3 может заражать культуру с BREX только при экспрессии специального фермента — SAM-лиазы, которая разрушает S-аденозилметионин (SAM), важный клеточный метаболит.

SAM используется как донор метильных групп, которые могут регулировать экспрессию генов. В случае системы BREX метильная группа также служит меткой, позволяющей бактериям отличать собственную ДНК от неметилированной ДНК вируса.

Неожиданно метилирующая функция BREX не была серьёзно нарушена, в то время как защита BREX полностью подавлялась экспрессией SAM-лиазы. Можно предположить, что SAM также является кофактором, необходимым для ингибирования вирусной инфекции системой BREX.

По словам исследователей, во многих странах создаются банки бактериофагов и поддерживаются проекты по их терапевтическому применению. Модификация вирусных частиц может позволить создавать модульные бактериофаги, эффективные против конкретного патогенного микроорганизма, обнаруженного в теле пациента.

Мы всё ещё мало знаем о репертуаре антизащитных белков, кодируемых фагами, хотя эти белки во многом определяют успех заражения бактериальных клеток в естественной среде, учитывая огромное разнообразие иммунных систем у бактерий (включая патогенные виды).

Наше исследование способствует установлению сети взаимодействий между вирусными антизащитными белками и системами бактериального иммунитета. Это необходимо учитывать на следующем этапе разработки фаговой терапии, когда мы приблизимся к созданию фагов, способных убивать конкретные патогенные бактерии.