Гигантские вирусы атакуют бактерии в кишечнике человека
Вирусы-бактериофаги поражают бактерии подобно тому, как вирусы вроде гриппа поражают людей.
Некоторые из крупнейших из этих бактериофагов были обнаружены в кишечнике человека, где они периодически уничтожают бактерии, подобно сезонным вспышкам гриппа у людей, согласно новому исследованию учёных из Калифорнийского университета в Беркли.
Эти "мегафаги" — с геномами примерно в 10 раз больше среднего фага и вдвое больше любого фага, ранее найденного у людей — были обнаружены в кишечном тракте человека, но только у тех, кто придерживается не-западной диеты с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием жиров.
Показательно, что они также были найдены в кишечнике бабуинов и свиньи, что демонстрирует: фаги, которые могут переносить гены, влияющие на здоровье человека, могут перемещаться между людьми и животными и, возможно, переносить болезни.
"Хорошо известно, что фаги переносят гены, вызывающие болезни, и гены, кодирующие устойчивость к антибиотикам", — сказала Джилл Бэнфилд. "Перемещение мегафагов вместе с перемещением их бактерий-хозяев повышает вероятность того, что болезни также могут передаваться между животными и людьми, и что потенциал для этого с мегафагами гораздо больше".
Поскольку мегафаги, которых большинство биологов не считают "живыми", больше, чем такие формы жизни, как бактерии, они размывают границу между живым и неживым.
Фаги и CRISPR
Бэнфилд и её коллеги обнаружили эти мегафаги, секвенируя кишечные бактерии людей в Бангладеш. Все они имели геномы в 10 раз больше среднего фага. Чтобы вместить эти раздутые геномы, их капсид, предположительно, больше, чем у других известных фагов, — возможно, от 200 до 300 нанометров в диаметре.
Исследователи нашли сегмент CRISPR в бактериях типа Prevotella, который содержал фрагменты ДНК мегафага, что указывает на то, что мегафаги в основном поражают Prevotella. Prevotella не распространена у людей, придерживающихся вестернизированной диеты. Она также ассоциируется с инфекциями верхних дыхательных путей и распространена при заболеваниях пародонта, что означает, что новые мегафаги могут открыть путь для разработки новых фаг-ориентированных методов лечения инфекций, вызванных Prevotella.
Микробиомы охотников-собирателей
Команда назвала группу мегафагов "Lak фаг" в честь района Бангладеш, где они были найдены. Впоследствии их обнаружили в микробиомах кишечника членов племени охотников-собирателей хадза в Танзании, у двух отдельных социальных групп бабуинов в Кении и в кишечной микробиоте свиней с датских ферм.
"Lak фаги у свиньи более тесно связаны с человеческими, чем с бабуиньими, поэтому вполне вероятно, что эти фаги перемещаются между разными группами животных", — отметила Бэнфилд.
У четырёх людей, чей микробиом кишечника изучали, команда обнаружила меняющийся уровень фагов и Prevotella со временем, что указывает на постоянный цикл: рост популяции фагов снижает численность бактерий, после чего падение числа фагов позволяет Prevotella восстановиться.
Бэнфилд предполагает, что мегафаги имеют большие геномы, чтобы производить белки, необходимые для предотвращения вмешательства бактерии-хозяина в процесс репликации фага, который занимает больше времени из-за большего генома.
"Эти геномы полны белков с неизвестной функцией, вероятно, это пути для процессов, которые даже невозможно представить на сегодняшний день. В этих новых геномах предстоит открыть много новой биологии", — сказала она.
Исследование опубликовано 28 января в журнале Nature Microbiology.