Расшифрован механизм работы антивирусной системы PARIS, открыта новая функция вирусной тРНК

Бактериофаги — вирусы, заражающие бактериальные клетки. В ходе эволюционной «гонки вооружений» между бактериями и фагами возникло множество бактериальных иммунных систем и антииммунных систем у фагов. При этом фаги иногда могут играть на стороне хозяина и кодировать иммунные системы, помогающие им конкурировать с другими фагами. Одна из таких систем — PARIS (Phage Anti-Restriction-Induced System).

Система PARIS включает два компонента — сенсор AriA и токсин/эффектор AriB. Система активируется белком Ocr (Overcoming classical restriction), который помогает фагу T7 избегать действия систем рестрикции-модификации и системы защиты BREX.

Учёные из Сколтеха, США и Франции выяснили механизм работы системы PARIS. Их исследование опубликовано в журнале Nature.

Как работает система PARIS

• Исследователи показали, что AriA и AriB собираются в надмолекулярный иммунный комплекс.
• AriA формирует пропеллероподобную структуру, которая удерживает три субъединицы токсина AriB в неактивном состоянии.
• Когда в клетке появляется белок-активатор (например, Ocr), сенсор AriA связывается с ним напрямую. Это приводит к высвобождению активного димера токсина AriB.
• Учёные установили, что AriB является РНКазой, которая разрезает в клетке тРНК лизина. Это приводит к остановке трансляции и гибели клетки (запрограммированной клеточной смерти).

Эволюционная «гонка вооружений» на примере PARIS

• Иммунные системы бактерий вызывают появление антииммунных белков у вирусов. В ответ на это у бактерий возникает система PARIS.
• Некоторые фаги пошли ещё дальше. Например, бактериофаг T5 научился подавлять систему защиты PARIS.
• Исследование показало, что для успешного заражения клеток с системой PARIS фагу T5 необходима его собственная вирусная тРНК лизина. Она не расщепляется белком AriB, что позволяет фагу спасти клетку от токсического эффекта системы PARIS и произвести собственное потомство.

Значение открытия

• Работа даёт новый ответ на давний вопрос: зачем вирусы вообще кодируют собственные тРНК? Оказалось, что в некоторых случаях молекулы тРНК помогают вирусу справиться с бактериальными иммунными системами.
• Предположительно, тРНК могут играть аналогичную роль и в некоторых вирусах, поражающих человека.
• Исследование стало возможным благодаря открытому обмену данными и междисциплинарному сотрудничеству лабораторий, использовавших методы структурной биологии, биоинформатики, микробиологии и работы с радиоактивной меткой.