🦠 Каждое живое существо на Земле защищается от угроз, и бактерии — не исключение! Даже при их кажущейся простоте, они применяют поразительно сложные стратегии против вирусных атак. Самый известный пример — система CRISPR-Cas9, которую сейчас используют в генном редактировании (первая методика, одобренная FDA). 🧬
🔬 В последний год учёные из Лаборатории бактериологии Рокфеллеровского университета (руководитель — Лучано Марраффини) и MSKCC (лаборатория структурной биологии под руководством Диншоу Пателя) изучали ключевые компоненты иммунитета бактерий — CARF-эффекторы. Эти «молекулярные защитники» останавливают жизнедеятельность клетки, чтобы вирус не заразил всю бактериальную популяцию. ⚔️
В новой публикации в журнале [Science](https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv9045) учёные представили Cat1 — недавно обнаруженный CARF-эффектор. Его сверхсложная структура позволяет ему уничтожать NAD⁺ — метаболит, критический для работы клетки. Без этого «топлива» вирус теряет возможность размножаться! 💥
«Наши исследования показывают, насколько эффективны и разнообразны CARF-эффекторы. Их молекулярные механизмы поражают!» — говорит Марраффини. 💬
🛡️ CRISPR — часть адаптивного иммунитета бактерий, защищающий от вирусов (бактериофагов). Его шесть типов работают схожим образом: CRISPR-RNA распознаёт чужеродную ДНК, а Cas-белки запускают защиту, разрезая вирусный геном. Но оказалось, что CRISPR использует не только «генетические ножницы».
🔍 Лаборатория Марраффини открыла, что эффекторы CRISPR-Cas10 (например, Cam1 и Cad1) создают невыносимые условия для вирусов. Cam1 нарушает мембранный потенциал клетки, а Cad1 запускает «молекулярную дезинфекцию», заполняя клетку токсинами.
🎯 Для поиска новых эффекторов учёные применили Foldseek — инструмент для анализа структурной гомологии. Так нашли Cat1, активируемый молекулой cA₄. Она заставляет Cat1 расщеплять NAD⁺, лишая клетку энергии.
«Когда NAD⁺ становится слишком мало, клетка «замирает», и вирус не может размножиться. Это защищает всю популяцию бактерий», — объясняет Кристиан Бака, соавтор исследования. 🧪
❄️ Структурный анализ показал, что Cat1 образует невероятно сложные филаменты и спиральные пучки, «ловящие» NAD⁺ в ловушки. «Эти структуры — настоящая загадка. Их функции ещё предстоит изучить», — отмечает Пуя Маджумдер, соавтор работы.
🌌 Интересно, что Cat1 часто действует в одиночку, тогда как другие системы CRISPR требуют нескольких компонентов. «Это открытие заставит нас пересмотреть понимание бактериального иммунитета», — говорит Марраффини.
Исследование опубликовано при поддержке Рокфеллеровского университета. 🏛️