Ученые рассказали об использовании бактериями сна для укрепления иммунитета

Новое исследование показало, как микроорганизмы используют "спящие вирусы", чтобы укрепить иммунитет. Идея о способности одноклеточной бактерии защитить себя от вирусов таким же образом, как иммунная система человека из 1,8 трлн клеток, поразила воображение молекулярного биолога из Университета Джонса Хопкинса Джошуа Моделла.

Как передает Report, об этом сообщает журнал Scientific American.

Ученые 20 лет назад обнаружили, что бактерии используют адаптивную защитную систему CRISPR, чтобы распознавать и уничтожать вирусных захватчиков при повторных встречах. В недавнем исследовании команда ученых из Университета Джонса Хопкинса под руководством Моделла углубила понимание того, как бактерии используют эту систему для самовакцинации от фагов. Результаты могут помочь в борьбе с аминокислотной устойчивостью и выявлении новых терапевтических стратегий.

Данная система позволяет бактериям редактировать свой геном. Отмечается, что после контакта с вирусом они могут использовать специальный фермент для вставки в свой геном спейсеров - небольших фрагментов вирусной ДНК. Это помогает им распознать вирус и бороться с ним в дальнейшем. На текущий момент ученые используют данный фермент как "генетические ножницы" для внесения изменений в ДНК в разных областях. При этом ранее специалисты мало что знали о ходе течения процесса у бактерий.

Чтобы разобраться, как бактерии захватывают ДНК вторгающихся вирусов, исследователи провели эксперименты в лабораторных условиях с бактериями стрептококк пиогенный и фагами, которые ее заражают. В ходе изучения они заметили, что бактерии захватывают ДНК только тех фагов, которые могут "засыпать" - переходить в латентное состояние. По словам Моделла, во время покоя микроорганизмы успевают захватить крошечные фрагменты вирусной ДНК и сохранить их в геноме.

"Система CRISPR создает "память" о неактивной форме вируса, подобно вакцине", - отметил он.

Чтобы подтвердить результаты, биолог и его команда снова подвергли бактерии со спейсерами воздействию тех же фагов с целью проверки, защищает ли их от инфекции новая генетическая память. Согласно исследованию, микроорганизм может распознавать фаги, используя сохраненные фрагменты, и бороться с ними.

Молекулярный биолог из Делфтского технического университета Стэн Браунс назвал результаты весьма примечательными. По его словам, понимание взаимодействия фагов и бактерий имеет ключевое значение для совершенствования фаговой терапии - подхода, при котором ученые используют вирусы для лечения инфекций, вызванных бактериями, развившими устойчивость к антибиотикам.

По словам молекулярного биолога из Университета Северной Каролины, соучредителя биотехнологической компании Locus Biosciences Родольфа Баррангу, данное открытие важно, может помочь ученым в создании фагов, к которым будут восприимчивы большее количество инфекционных бактерий. Он отметил, что разные микроорганизмы могут обладать любым из более 150 механизмов защиты от антифагов, которые приходится обходить при лечении.