Исследования Университета Отаго, направленные на лучшее понимание того, как бактерии и их вирусы взаимодействуют и развиваются, позволят будущим исследованиям использовать бактерии и их вирусы для потенциальных биотехнологических и медицинских приложений.
Исследование, проведенное доктором Саймоном Джексоном и доцентом Питером Финераном с кафедры микробиологии и иммунологии, посвященное изучению функций иммунной системы бактерий и их влияния на коэволюцию бактерий и вирусов, было опубликовано сегодня в топе научный журнал уровня Cell Host and Microbe.
Вирусы, заражающие бактерии, называются бактериофагами (сокращенно «фаги») и являются наиболее распространенными биологическими объектами на планете, влияющими на многие аспекты нашей жизни и глобальную экосистему.
Доктор Джексон говорит, что война между фагами и бактериями идет постоянно, и многие бактерии защищают себя с помощью иммунной защиты, известной как системы CRISPR-Cas.
«Исследования, направленные на то, чтобы лучше понять взаимодействие между фагами и бактериями, в частности, как функционирует бактериальный иммунитет CRISPR-Cas, используются во всем мире во многих новаторских биотехнологических приложениях, включая редактирование генов», - объясняет доктор Джексон.
Мы считаем, что эта область исследований имеет большие перспективы для применения в биотехнологии, а также может стать важным фактором для использования фагов для лечения инфекционных заболеваний.
"Например, поскольку фаги убивают определенные бактерии, их можно использовать в качестве альтернативы антибиотикам для лечения некоторых инфекционных заболеваний и даже убивать устойчивые к антибиотикам бактерии."
Бактериальный адаптивный иммунитет по своей концепции аналогичен адаптивному иммунитету человека. Бактерии сначала должны быть «привиты» против определенных фагов, что включает в себя бактерии, хранящие короткий фрагмент вирусной ДНК, называемый «спейсером», который используется для распознавания и защиты от будущих инфекций.
В предыдущем исследовании, посвященном изучению того, как системы CRISPR-Cas приобретают спейсеры, исследовательская группа из Отаго обнаружила, что часто бактерии приобретают «неправильные» спейсеры, известные как «сдвинутые спейсеры». В то время они не знали, функционируют ли неправильные или неточные проскальзывающие прокладки.
Доцент Финеран, молекулярный микробиолог, говорит, что их первоначальные наблюдения были неожиданными и показали, что эти соскальзывающие спейсеры очень эффективно повышают бактериальный иммунитет, стимулируя бактерии приобретать дополнительные спейсеры, нацеленные на тот же фаг. Эта неожиданная роль увеличивает иммунное разнообразие, что важно для защиты бактерий от быстро развивающихся фагов.
«Несколько групп ранее выявили возникновение неточно приобретенных или сдвинутых спейсеров. Однако никто ранее не задумывался, функциональны ли они или какое влияние они могут оказывать на иммунитет», - объясняет доцент Финеран.
"Показывая, что они функциональны и могут приносить пользу бактериям, мы выявили неожиданную сложность эволюционной битвы между бактериями и фагами."
Если в будущем исследователи смогут определить, как сначала возникает иммунитет, они смогут либо предотвратить, либо способствовать его применению в различных целях, говорит доцент Финеран.
"Например, в молочной промышленности при производстве сыра и йогурта бактериям выгодно иметь устойчивость к фагам, тогда как при использовании фагов в качестве противомикробных препаратов возникновение иммунитета нежелательно - сродни устойчивости к антибиотикам."