Исследователи из Юго-Западного медицинского центра Университета Техаса (UT Southwestern Medical Center) обнаружили более 200 стратегий, используемых бактериями для защиты от вирусных инфекций. Их выводы, [опубликованные](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S193131282500277X) в журнале Cell Host & Microbe, проливают свет на микробную «гонку вооружений», которая может привести к новым подходам в борьбе с инфекционными бактериями.
«В природе существует множество стратегий защиты от фагов, которые нам ещё не известны», — сказал Кевин Форсберг, доктор философии, доцент кафедры микробиологии в UT Southwestern. «Эти открытия однажды могут помочь улучшить методы лечения антибиотикорезистентных бактериальных инфекций».
Доктор Форсберг совместно с Луисом Родригесом-Родригесом, аспирантом пятого курса UT Southwestern, руководил исследованием — первой независимой публикацией лаборатории Форсберга.
Как бактерии защищаются от вирусов
Подобно всем живым организмам, бактерии постоянно подвергаются риску заражения вирусами. Вирусы, инфицирующие бактерии, известны как бактериофаги или «фаги». В результате бактерии развили различные способы борьбы с этой угрозой, в то время как вирусы разработали стратегии для обхода бактериальной защиты — большинство из которых до сих пор не изучены, пояснил доктор Форсберг.
Большинство исследований по выявлению антифаговых механизмов защиты основывалось на склонности генов, связанных с защитой, группироваться в геноме бактерий. Таким образом, выявление одного гена защиты часто приводит к обнаружению других, просто на основе его расположения в единственной кольцевой хромосоме каждой бактерии. Хотя эта стратегия «виновности по ассоциации» позволила идентифицировать множество антифаговых генов, учёные предположили, что существуют сотни других.
Новый подход
Доктор Форсберг, мистер Родригес-Родригес и их коллеги использовали ДНК, извлечённую из бактерий, обитающих в образцах человеческих фекалий, ротовой полости и почвы лугов. После разбиения этой ДНК на небольшие фрагменты, каждый из которых содержит около трёх-четырёх генов, исследователи вставили отдельные фрагменты в Escherichia coli — бактерии, обитающие в кишечнике человека и часто используемые в качестве лабораторной модели.
Затем они вырастили эти бактерии в чашках Петри, покрытых одним из семи типов фагов, атакующих E. coli, в поисках микробов, которые выжили после атаки фага и выросли в колонии — признак того, что вставленный фрагмент ДНК содержал ген, борющийся с фагом.
Эта стратегия позволила обнаружить более 200 систем защиты от фагов, включая многие ранее неизвестные. При ближайшем рассмотрении выяснилось, что несколько из этих генов кодируют нуклеазы — ферменты, расщепляющие нуклеиновые кислоты ДНК или РНК. Ещё несколько кодировали ферменты, зависимые от модификации ДНК, — ферменты, которые расщепляют нуклеиновые кислоты, к которым присоединены сахара, белки или другие молекулы — распространённая стратегия, используемая некоторыми вирусами для обхода бактериальных рестрикционных ферментов, другой формы защиты от фагов.
Другие гены защиты от фагов кодировали белки, присутствующие на поверхности некоторых видов бактерий, которые препятствуют связыванию фагов. Исследователи также обнаружили несколько генов, которые, по-видимому, вызывают «прерывистую инфекцию», при которой бактерии становятся неактивными или умирают после заражения, чтобы защитить соседние бактерии от инфекции.
Однако, по словам доктора Форсберга, большинство генов защиты от фагов, обнаруженных в ходе исследования, имеют неизвестные функции. Он и его коллеги планируют изучить их роль в будущих исследованиях.
Другие исследователи из UT Southwestern, которые внесли свой вклад в это исследование: Винсент Тальябраччи, доктор философии, доцент кафедры молекулярной биологии; и Джеймс Пфистер, бакалавр наук, Арабелла Мартин, бакалавр наук, и Луис Меркадо-Сантьяго, бакалавр наук, аспиранты-исследователи.
Предоставлено [UT Southwestern Medical Center](https://phys.org/partners/ut–southwestern-medical-center/)
Другие новости по теме
- Рамки глобального биоразнообразия способствуют защите морского биоразнообразия, показывает исследование
- Разгадка хаоса для защиты кофе: исследование распутывает экологическую динамику муравьёв на Пуэрто-Рико
- Решение головоломок мышами зафиксировано на видео
- Рацион атлантического голубого тунца меняется в условиях изменения климата в заливе Мэн
- Лоси живут в Колорадо на протяжении веков: разбираемся в доказательствах из истории, археологии и устных преданий.
- Новые находки окаменелостей в Африке проливают свет на эпоху перед крупнейшим массовым вымиранием на Земле
- Исследователи изучают способность распространённых дезинфицирующих средств бороться с устойчивостью к антибиотикам на генетическом уровне
- Учёные предупреждают о скором коллапсе Гольфстрима и неизбежных последствиях
- В университетской теплице обнаружен новый противогрибковый препарат
- Обычные пищевые бактерии могут помочь сделать производство витаминов более дешёвым и экологичным
Другие новости на сайте
- Знаменитое сокровище викингов содержит серебро, привезённое с расстояния более 3 тысяч миль
- Физик описывает обнаружение сохранившихся кровеносных сосудов у крупнейшего в мире тираннозавра
- Новый студенческий оптический «астрономический центр» готов к дистанционным наблюдениям
- Новый студенческий оптический «астрономический хаб» готов к дистанционным наблюдениям
- Даже в онлайн-формате язык тела в суде всё ещё имеет значение.
- Космический аппарат Lucy может посетить дополнительный астероид размером менее километра, скорректировав курс.
- Планеты без воды могут всё ещё производить определённые жидкости, как показало новое исследование
- Дискриминационная реклама может парадоксальным образом повышать предпочтение бренда среди целевых групп.
- Последний момент: Трамп продлевает перемирие по тарифам на Китай ещё на 90 дней
- Научившись использовать свет как природа, мы открываем новую эру «зелёной» химии