Бактериофаги (фаги), вероятно, являются самыми многочисленными существами в природе, часто превышающими плотность бактерий на порядок. Как вирусные хищники бактерий, фаги оказывают большое влияние на бактериальные сообщества, уменьшая количество одних бактерий и позволяя другим процветать. Фаги также иногда упаковывают ДНК хозяина и доставляют ее другим бактериям в процессе, известном как горизонтальный перенос генов (HGT).
Биология фаговой инфекции интенсивно изучается с начала 20-го века. Однако судьба фагов в сложных бактериальных сообществах, напоминающих их естественную экосистему, на клеточном уровне не изучена. Чтобы изучить биологию фаговой инфекции в сложных бактериальных сообществах, исследователи проследили динамику фагов в сообществах, содержащих устойчивые к фагам (R) и чувствительные к фагам (S) бактерии, что является распространенным сценарием в природе.
Теперь, в новом исследовании, опубликованном в номере журнала Cell от 12 января, исследователи медицинского факультета Еврейского университета в Иерусалиме представили первую демонстрацию механизма, с помощью которого бактерии, полностью устойчивые к данному фагу, становятся восприимчивыми к нему при совместном использовании. -инкубация с чувствительными бактериями.
Исследователи показывают, как чувствительные к фагам бактерии, несущие рецептор фага, могут доставлять рецептор к близлежащим устойчивым к фагам клеткам, в которых отсутствует рецептор фага, посредством молекулярного переноса, который они называют «приобретением чувствительности» (ASEN). Этот процесс включает молекулярный обмен, управляемый мембранными везикулами (MV), в которых устойчивые к фагам клетки временно приобретают молекулы прикрепления фага, высвобождаемые из соседних чувствительных к фагу клеток. Используя эту новую систему доставки, фаги могут проникать в бактерии, лишенные рецептора.
Исследователи также утверждают, что этот механизм позволяет фагам расширять круг своих хозяев и доставлять ДНК новым видам, тем самым облегчая прикрепление фагов к видам, не являющимся хозяевами, обеспечивая пока неизведанный путь для горизонтального переноса генов (ХГТ).
В настоящем исследовании мы впервые показываем, как бактерии, полностью устойчивые к данному фагу, становятся восприимчивыми при совместной инкубации с чувствительными бактериями. Инвазия фага в устойчивые клетки может иметь большое влияние на передачу устойчивости к антибиотикам. и гены вирулентности среди бактерий. Этот аспект следует тщательно учитывать при использовании фаговой терапии, поскольку фаговая инфекция данного вида может привести к передаче генов соседним бактериям, устойчивым к фагу», - сказал профессор Сигал Бен-Йехуда, который руководил исследованием. на кафедре микробиологии и молекулярной генетики Института медицинских исследований Израиль-Канада, на медицинском факультете Еврейского университета.
Наша работа показывает, что, подобно замечательному арсеналу стратегий проникновения и распространения, используемых вирусами, фаги используют альтернативные, еще не идентифицированные механизмы распространения, которые могут ускорить процесс заражения и способствовать распространению фага внутри клеток одного и того же вируса. и разных видов», - сказал аспирант Эльханан Ципилевич, проводивший это исследование.