Вирусы используют сложную «беговую дорожку» для перемещения грузов в бактериальных клетках

Новые исследования показывают, что бактерии обладают более сложной внутренней организацией, чем считалось ранее.

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего с помощью передовых технологий впервые обнаружили, что внутри бактериальных клеток грузы перемещаются по структурам, похожим на беговую дорожку. Этот процесс аналогичен тому, что происходит в клетках человека.

Исследование, опубликованное 13 июня в журнале Cell, было проведено в лабораториях профессора Джо Поглиано и доцента Элизабет Вильи.

Ключевые открытия:

• Объектом изучения стали гигантские бактериофаги Pseudomonas (вирусы, заражающие бактерии).
• Ранее было установлено, что эти фаги превращают заражённую клетку в клетку, похожую на эукариотическую, с ядроподобной структурой в центре, окружённой белковой оболочкой.
• В новой работе учёные зафиксировали, как вирусные компоненты — капсиды — транспортируются от места сборки на мембране клетки-хозяина к ДНК в центральной структуре.
• Транспорт происходит по конвейероподобному пути, образованному белковыми филаментами. «Они движутся по беговой дорожке, чтобы добраться до ДНК, и это критически важно для жизненного цикла фага», — пояснил Джо Поглиано.

Методология:

Для открытия потребовалось сочетание двух технологий:

1. Флуоресцентная микроскопия в режиме покадровой съёмки — дала общую картину движения внутри клетки («вид со спутника»).
2. Крио-электронная томография — позволила получить детальное изображение на уровне отдельных структур («вид с улицы»).

«Приближая и отдаляя изображение, мы смогли наблюдать уникальный пример, когда вещи внутри бактериальных клеток не просто диффундируют случайным образом. Эти фаги эволюционировали сложный механизм направленного транспорта с использованием филаментов», — отметила Каника Кханна, студентка, работавшая в обеих лабораториях.

Значение исследования:

• Работа меняет представление о бактериях как о простых, неорганизованных системах.
• Она важна для понимания эволюции бактериофагов, которые вызывают растущий интерес из-за потенциала фаговой терапии — использования вирусов для лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам.
• В Калифорнийском университете в Сан-Диего уже создан Центр инновационных фаговых приложений и терапии (IPATH).

«Если мы поймём, как фаги работают внутри бактерий, конечной целью может стать создание специально разработанных фагов для лечения конкретных устойчивых инфекций», — заключила Элизабет Вилья.