Molecular Cell: Бактерии скрывают необычный механизм, который включается при атаке вируса

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