Как бактерии создают генетическую вакцину против дремлющих вирусов?

Ученые из Медицинского института Джонса Хопкинса совершили прорыв в понимании бактериальных защитных механизмов. Они обнаружили, что бактерии способны защищаться от определенных вирусов-фагов, захватывая генетический материал от ослабленных, дремлющих фагов и используя его для создания своеобразной «вакцины».
Как бактерии создают генетическую вакцину против дремлющих вирусов?
Изображение носит иллюстративный характер

Исследование, опубликованное 12 марта в журнале Cell Host & Microbe, показывает, как бактерии Streptococcus pyogenes, вызывающие стрептококковую ангину, используют в своих интересах так называемые умеренные фаги в период их бездействия. Бактерии похищают генетический материал этих дремлющих фагов, формируя биологическую «память» о захватчике, которую наследуют их потомки. Эта память позволяет новым бактериальным популяциям распознавать и бороться с этими вирусами в будущем.

«Концептуально этот процесс похож на вакцину с ослабленным вирусом», — объясняет Николас Кит, аспирант и первый автор исследования. Ответственным автором работы выступил Джошуа Моделл, доктор философии, адъюнкт-профессор молекулярной биологии и генетики Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса.

Значимость этого открытия выходит далеко за рамки фундаментальной науки. Оно помогает понять, как бактериальные клетки, вызывающие серьезные заболевания, такие как стафилококковые инфекции, кишечная палочка и холера, становятся токсичными для человека. Эта токсичность часто связана с генами, экспрессируемыми дремлющими фагами, находящимися внутри бактериальных клеток.

Для защиты от фагов бактерии используют системы CRISPR-Cas, которые способны разрезать ДНК фагов. Однако CRISPR-системы могут уничтожать только ту ДНК, которая соответствует «памяти» от предыдущих инфекций. Фактически, CRISPR действует как записывающее устройство, документирующее чужеродных захватчиков, с которыми сталкивались бактериальные штаммы.

В ходе исследования ученые инфицировали бактериальные популяции как естественно встречающимися фагами, которые могут переходить в дремлющее состояние, так и генетически модифицированными недремлющими фагами. Результаты показали, что система CRISPR бактерий была более эффективна при взаимодействии с естественно дремлющими фагами. Секвенирование генома позволило каталогизировать сотни тысяч новых ДНК-воспоминаний, созданных системой CRISPR Cas9. Важно отметить, что эти воспоминания создавались именно в период бездействия умеренных фагов.

Исследователи пришли к выводу, что система CRISPR Cas9 имеет уникальные взаимоотношения с умеренными фагами. Это открытие может иметь важные практические последствия. В будущем ученые планируют выяснить, как системы CRISPR защищают бактерии от вирусов, которые не переходят в дремлющее состояние.

Результаты этих исследований могут существенно повлиять на разработку «фаговых терапий» для лечения бактериальных инфекций, устойчивых к антибиотикам. Понимание механизмов бактериальной защиты открывает новые горизонты в борьбе с опасными патогенами, что особенно актуально в эпоху растущей антибиотикорезистентности.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка