Исследователи из Университета Отаго обнаружили, как вирусы, которые специально убивают бактерии, могут перехитрить бактерии, скрываясь от их защиты. Это открытие важно для разработки новых противомикробных препаратов на основе вирусов и обеспечивает значительный прогресс в биологических знаниях.
Ведущий исследователь профессор Питер Финеран объясняет, что рост числа бактерий с множественной лекарственной устойчивостью приводит к разработке альтернативных терапевтических средств, включая вирусы, которые специально убивают бактерии, называемые бактериофагами, часто называемыми «фагами». Однако бактерии могут стать устойчивыми к фагам.
Фаги являются наиболее распространенными биологическими объектами на планете и важны для глобальных экосистем, но их также можно использовать для уничтожения бактериальных патогенов. Чтобы защитить себя от фагового вторжения, бактерии разработали системы защиты CRISPR-Cas - иммунные системы внутри бактерий. Но фаги придумали множество способов обойти эту бактериальную защиту.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Microbiology, команда из Университета Отаго обнаружила широко распространенный метод, используемый фагами, чтобы спрятаться от бактериальной защиты. Они обнаружили гигантский фаг, который, как следует из названия, очень большой, с сотнями генов. Этот фаг не распознается средствами защиты CRISPR-Cas, которые обычно разрезают генетические инструкции ДНК для создания множества новых фагов.
Аспирант кафедры микробиологии и иммунологии и первый автор исследования Люсия Мэлоун говорит, что это заставило исследователей задаться вопросом, как этот фаг избегает признания.
«У нас были молекулярные и генетические доказательства того, что происходит, но нам действительно нужно было заглянуть прямо внутрь этих крошечных бактерий, которые, если 100 выстроиться в ряд, будут толщиной с человеческий волос», Мэлоун говорит.
Это стало возможным благодаря новому конфокальному микроскопу с вращающимся диском для визуализации живых клеток с высоким разрешением - единственному микроскопу с такой возможностью в Новой Зеландии, - который недавно был создан доктором Лаурой Гами, новым руководителем группы в Университет Отаго.
«Когда фаги инфицировали бактерии, мы могли видеть, что их ДНК была заключена в физический «щит» и скрыта от систем защиты CRISPR-Cas, которые не могли получить доступ», - объясняет доктор Гами.
Однако у бактерий есть еще одна хитрость в рукаве. Чтобы захватить хозяина, фаги должны производить РНК-сообщения, которые покидают этот защитный отсек. «Это ахиллесова пята этих фагов, и она может быть уничтожена специальной группой защит CRISPR-Cas, которые распознают сообщения РНК», - говорит г-жа Мэлоун.
Доктор Финеран объясняет, что исследование расширяет знания о сложных взаимодействиях фаг-хозяин и демонстрирует, что «гигантские» фаги менее восприимчивы к бактериальным защитным системам, чем некоторые другие фаги.
С биологической точки зрения, наши результаты дают новое захватывающее представление о том, как фаги уклоняются от систем защиты бактерий.
"Это важно, потому что появление бактерий с множественной лекарственной устойчивостью является проблемой, вызывающей озабоченность во всем мире, что привело к возрождению интереса к использованию фагов в качестве антибактериальных средств, а гигантские фаги могут обеспечить отличные терапевтические возможности."