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

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b] 20051[b]Зелёные камни в пещере Пиренеев: четыре тысячи лет медной металлургии[/b]
Ссылка