Исследователи из Институтов Глэдстоуна обнаружили необычный механизм бактериальной защиты, который действует противоположно другим известным системам такого типа. Открытие может помочь создать новые инструменты для редактирования ДНК, управления активностью генов и разработки противомикробных препаратов. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Cell.
Бактерии защищаются от бактериофагов — вирусов, заражающих бактериальные клетки. Некоторые защитные системы, называемые ретронами, распознают вирусную атаку и запускают выработку токсина, который уничтожает зараженную клетку. Это мешает вирусу размножаться и распространяться на соседние бактерии.
Ранее считалось, что ретроны действуют по общему принципу: токсин присутствует в клетке, но его активность подавляют короткие одноцепочечные молекулы ДНК. При проникновении вируса эта блокировка снимается, и токсин уничтожает клетку.
Однако ретроны VI типа, изученные командой учёных, работают иначе. В незараженных клетках они почти не производят ни одноцепочечную ДНК, ни токсин. Выработка защитной ДНК начинается после проникновения бактериофага. Когда ее становится достаточно, она взаимодействует с молекулой РНК, которая блокировала производство токсина. Блокировка снимается, и клетка начинает вырабатывать токсин, разрушающий ее мембрану.
Таким образом, в отличие от других изученных ретронов, здесь ДНК не подавляет действие уже существующего токсина, а запускает его производство.
Чтобы раскрыть механизм, исследователям пришлось изменить привычные методы экспериментов. В частности, они использовали инструмент Spacer-seq, разработанный в лаборатории для регистрации активности генов внутри клеток. С его помощью удалось обнаружить крайне низкий уровень производства ДНК в незараженных бактериях и проследить, как он возрастает после атаки вируса.
Открытие может иметь практическое значение. Команда изучает, как использовать молекулярный механизм ретронов VI типа для создания синтетических датчиков и переключателей, регулирующих активность генов. В перспективе такие системы могут помочь в исследованиях заболеваний и разработке методов лечения. Кроме того, ученые рассматривают возможность применения вырабатываемых ретронами токсинов для создания новых средств против бактерий, вызывающих заболевания у человека.
Авторы подчеркивают, что обнаруженный механизм пока служит отправной точкой для дальнейших исследований. Его потенциальное применение в медицине еще предстоит проверить.
Следите за NEWS.am Medicine на Facebook и Twitter