Вчені знайшли 200 способів захисту бактерій від вірусів

Дослідження вчених UT Southwestern Medical Center виявило понад 200 різноманітних механізмів, якими бактерії захищаються від вірусного ураження.

На думку Кевіна Форсберга, доктора філософії та доцента мікробіології, «існує величезна кількість стратегій фагового захисту в природі, які ми ще не розуміємо». Це відкриття може стати основою для створення нових методів лікування бактеріальних інфекцій, стійких до антибіотиків. Дослідження стало першим самостійним проєктом лабораторії Форсберга, виконаним у співпраці з аспірантом Луїсом Родрігес-Родрігесом.

Бактерії, як і всі живі організми, перебувають під постійною загрозою інфекції з боку вірусів — бактеріофагів. Щоб вижити, вони еволюціонували, створюючи різні механізми протидії, а віруси — способи обходу цього захисту. Традиційно пошук генів захисту від фагів ґрунтувався на їхньому розташуванні в геномі, так званому принципі «guilt by association» — коли виявлення одного гена приводить до знаходження інших поруч.

У новій роботі використано інший підхід: ДНК із бактеріальних зразків людських фекалій, ротової порожнини та ґрунту було фрагментовано на ділянки з трьома-чотирма генами. Ці фрагменти вводили в Escherichia coli, після чого бактерії піддавали дії семи типів фагів. Виживання та ріст колоній свідчили про наявність у фрагменті гена захисту.

Отримано понад 200 систем фагового захисту, серед яких були й невідомі раніше. Частина генів кодувала нуклеази — ферменти, що розщеплюють нуклеїнові кислоти ДНК або РНК. Інші відповідали за ферменти, які діють лише на модифіковані нуклеїнові кислоти, до яких приєднані цукри, білки чи інші молекули — механізм, що дозволяє нейтралізувати вірусні ухиляння.

Виявлено й білки поверхні бактерій, що блокують зв’язування фагів, а також гени, пов’язані з явищем «abortive infection» — коли заражена клітина гине чи впадає в сплячку, захищаючи сусідні клітини. Однак значна частина ідентифікованих генів має поки що невідомі функції, які планують дослідити в подальшій роботі.