Бактерии могут укреплять свою собственную иммунную систему, «разговаривая» друг с другом, неожиданно показывает новое исследование новозеландского Университета Отаго.
Выводы группы под руководством доцента кафедры микробиологии и иммунологии Питера Финерана опубликованы в международном журнале Molecular Cell.
Доцент Финеран говорит, что так же, как люди восприимчивы к таким вирусам, как грипп и корь, бактерии также должны защищаться от вирусов.
Как люди, мы развили сложные иммунные системы, которые позволяют нашим телам бороться с вирусными инфекциями, которые вызывают у нас заболевания. Удивительно, но бактерии, хотя и одноклеточные организмы, часто обладают аналогичным адаптивным иммунитетом, называемым системами CRISPR-Cas. Но то, как функционируют эти системы CRISPR-Cas, сильно отличается от нашей собственной иммунной системы», - говорит он.
Исследование его команды дает новое представление о том, как группы бактерий коллективно защищаются от вирусных угроз.
Люди давно осознали преимущества жизни в сообществах, и бактерии ничем не отличаются, часто живя в тесноте, чтобы делиться ресурсами. Однако у жизни сообщества есть и потенциальные недостатки, поскольку популяции бактерий с высокой плотностью более уязвимы. к распространению вирусов - так же, как люди в переполненном автобусе или детском саду», - говорит он.
Прорыв произошел, когда исследователи обнаружили, что способность бактерий измерять количество клеток в своих сообществах позволяет бактериям повышать мощность своей иммунной системы CRISPR-Cas для предотвращения вирусных вспышек.
Доцент Финеран говорит, что бактерии чувствуют плотность популяции, «разговаривая» друг с другом, используя форму химической коммуникации, известную как ощущение кворума.
«Чем выше плотность населения, тем сильнее становится связь между клетками, что приводит к большей координации иммунной защиты», - говорит он.
Адриан Паттерсон, аспирант и первый автор статьи, говорит, что исследование показывает, что бактериальные клетки упреждающе повышают свой иммунитет, когда они подвергаются наибольшему риску распространения вируса среди населения.
«Они оба увеличивают свою способность генерировать новые иммунные воспоминания и укрепляют существующий иммунитет до 500 раз», - говорит г-н Паттерсон.
Роль CRISPR-Cas в обеспечении иммунитета бактерий к вирусам была обнаружена только в последнее десятилетие.
Системы создают генетическую память о конкретных прошлых вирусных инфекциях, беря небольшие фрагменты ДНК вирусов и сохраняя их в банках памяти, чтобы помочь в распознавании и уничтожении будущих инфекций.
Одним из наименее изученных аспектов области CRISPR-Cas является то, как бактерии контролируют активность этих систем. Слишком большая активность может привести к аутоиммунному заболеванию, убивающему клетку-хозяина, но слишком низкая активность может позволить вирусам уничтожить целые бактериальные сообщества. Исследование команды показывает, что, открыто общаясь друг с другом, бактерии достигают правильного баланса между этими двумя результатами.
Д-р Саймон Джексон, второй автор исследования, говорит, что бактериальные иммунные системы интересно изучать.
"В последнее время мы добились значительных успехов в понимании того, как они функционируют. Действительно захватывающая часть нашего последнего открытия заключается в том, что мы предсказываем, что основанная на коммуникации координация иммунитета CRISPR-Cas будет широко распространена среди всех видов бактерий."