Древние вирусы помогают бактериям защищаться от современных вирусов

Бактерии на протяжении миллиардов лет эволюционировали, вырабатывая защитные механизмы против вирусов. Исследователи из Университета Пенсильвании обнаружили, что древние спящие вирусы в ДНК бактерий могут быть ключом к созданию новых противовирусных систем для медицины и пищевой промышленности.

Как работает защита

В ДНК многих бактерий присутствуют древние спящие вирусы — криптические профаги. Они кодируют фермент рекомбиназу PinQ, который играет ключевую роль в защите.

Когда бактерия обнаруживает вирусную угрозу, PinQ запускает генетическую инверсию — переворот участка ДНК профага в хромосоме бактерии. Это приводит к созданию двух новых химерных белков (Stf).

Эти белки мешают вирусу:

• Прикрепиться к поверхности бактериальной клетки (процесс адсорбции)
• Ввести свою генетическую информацию

Экспериментальное подтверждение

Исследователи проверили систему на E. coli:

• Эксперимент: Добавили вирусы к бактериям с повышенной выработкой белков Stf
• Метод: Измерили мутность смеси после ночной инкубации — чем мутнее, тем меньше вирусов
• Результат: Защита работала, но через 8 итераций вирусы адаптировались, изменив свои белки для прикрепления

Дополнительно использовали компьютерное моделирование для визуализации процесса адсорбции, подтвердив экспериментальные данные.

Значение открытия

• Новый механизм: Впервые доказано, что рекомбиназа участвует в противовирусной защите, а не просто является маркером вирусных генов
• Эволюционная адаптация: Система тонко настроена и развивалась миллионы лет
• Практическое применение:
  • Борьба с антибиотикорезистентностью — вирусы (бактериофаги) как альтернатива антибиотикам
  • Улучшение контроля бактериальных инфекций
  • Защита бактерий в пищевой промышленности (производство сыра, йогурта)

Исследование опубликовано в Nucleic Acids Research. Команда продолжает изучать защитный потенциал восьми других профагов в своей лаборатории.