На протяжении миллиардов лет вирусы и бактерии ведут безостановочную и жестокую войну. Эти микроорганизмы являются непримиримыми соперниками.
Бактериофаги, вирусы, поражающие бактерии, постоянно адаптируются, чтобы преодолевать защитные механизмы. В ответ на это бактерии разрабатывают новые способы обороны.
Совсем недавно ученые из Gladstone Institutes и UCSF сделали удивительное открытие в этой борьбе: некоторые бактерии, осознавая свое поражение, начинают процесс самоуничтожения.
Это открытие может быть полезным для разработки новых антибиотиков и борьбы с резистентными инфекциями. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Cell.
Исследование сосредоточено на наиболее распространенной бактериальной защите — системе «рестрикции-модификации». Эта система распознает ДНК фагов и разрушает ее, предотвращая захват клетки вирусом.
Однако некоторые фаги научились преодолевать эту защиту.
Удивительно, но когда бактерия понимает, что ее защитная система нарушена, она инициирует самоуничтожение, используя те же механизмы, которые фаг пытался отключить.
Это похоже на объединение первых и вторых линий защиты, как говорит исследователь Сукрит Сайлас.
Бактерия осознает, что заражение стало слишком серьезным, и склоняется к самопожертвованию, чтобы не позволить вирусу размножаться и infect окружающие клетки. Ученые сделали это открытие, исследуя малознакомые участки геномов фагов, известные как «аксессорные регионы». Гены в этих зонах не всегда критически важны для вируса, но могут помочь ему обойти иммунную систему бактерий. Ранее эти гены часто оставались без внимания.
По словам Сайласа, таких генов десятки тысяч, и большинство из них до сих пор не изучено.
Однако изученные гену нередко оказываются связанными с сопротивлением защитным механизмам бактерий, и ученые заинтересовались, какие еще тайны могут их ждать.
Традиционные методы исследования позволяют проанализировать только небольшое количество генов одновременно. В связи с этим команда создала новую платформу, которая способна исследовать тысячи генов одновременно. С ее помощью они выявили более 10 000 ранее неизвестных генов у фагов, атакующих кишечную палочку и ее сородичей.
Некоторые из этих генов действительно помогали вирусам избегать защитные реакции бактерий, но другие заставляли бактерии уничтожать самих себя. Причем для активации этого процесса использовались разные механизмы.
Оказалось, что бактерии способны определять попытки вирусов блокировать их защиту и, реагируя на это, запускают «аварийный режим», разрушая себя изнутри.
Это открытие впечатляет, — отмечает Сайлас. — Система, о которой мы знали на протяжении десятилетий, продемонстрировала способности, о которых мы даже не догадывались.
Понимание того, как бактерии и вирусы продолжают свою неустанную борьбу, меняет представления о взаимодействии этих организмов. Фаги, стремясь обойти защитные механизмы, могут спровоцировать гибель клеток, которые они хотят захватить, — говорит Джо Бонди-Деноми, соавтор исследования.
Это открытие открывает новые горизонты.
Во-первых, мы лучше понимаем, как бактерии могут жертвовать собой ради общего блага, словно социальные организмы.
Во-вторых, изучение механизма «самоубийства» бактерий может привести к новым подходам в разработке антибиотиков: можно попытаться активировать этот процесс у патогенов.
В-третьих, блокировав гены, способствующие заражению, можно создать новые методы лечения инфекционных заболеваний.
Источник:
Как сообщалось ранее — Китайская плотина «Три ущелья» замедлила вращение Земли и сместила её ось