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

19171Вредоносное по VoidLink: созданная с помощью ИИ угроза для облачных систем и финансового... 19170Палеонтологические поиски и научные убеждения Томаса Джефферсона 19169Спасут ли обновленные протоколы безопасности npm от атак на цепочки поставок? 19168Почему критическая уязвимость BeyondTrust и новые записи в каталоге CISA требуют... 19167Севернокорейская хакерская группировка Lazarus маскирует вредоносный код под тестовые... 19166Государственные хакеры используют Google Gemini для кибершпионажа и клонирования моделей... 19165Можно ли построить мировую сверхдержаву на чашках чая и фунтах сахара? 19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и...
Ссылка