Дослідники з Університету Рокфеллера виявили, що бактерії золотистого стафілокока здатні протистояти вірусам. Результати, опубліковані в журналі Molecular Cell.
Стратегія бактерії досить цікава: як тільки стафілокок бачить вірус, він може використовувати безліч імунних стратегій для розрізання свого генома за допомогою молекулярних різаків, таких як CRISPR-Cas.
При цьому нове дослідження показує, що захисні стратегії бактерій працюють у зв’язці. Вчені виявили, що між системою CRISPR-Cas та іншою важливою захисною стратегією бактерій, відомою як ферменти рестрикції, спостерігається дивовижний рівень співпраці.
Обидва типи бактеріального захисту досліджуються досить давно. У 1970-х роках вчені використовували ферменти рестрикції для розробки нового інструменту під назвою рекомбінантна ДНК, який дозволив клонувати і вивчати окремі гени. А 10 років тому технологія, заснована на CRISPR-Cas, зробила революцію в біонауці, надавши вченим засоби для редагування геномів в живих клітинах і організмах.
Однак тільки зараз вчені виявили, що стратегії знищення вірусів бактерією працюють разом краще, ніж окремо. Коли стафілококи захищені тільки ферментами рестрикції, їх захист недовговічний, тому що деякі віруси в кінцевому підсумку почнуть захищати свою ДНК — і через деякий час, як показує їх дослідження, бактерії, що ростуть в посуді, почнуть зменшуватися. Якщо ж бактерія має доступ до обох систем, вона швидко відновлюється.
Результати дослідження показують, що ферменти рестрикції виконують дві функції: діють як перша лінія захисту і готують матеріал, необхідний CRISPR-Cas для точного націлювання на вірус. Ферменти рестрикції здатні розщеплювати короткі послідовності ДНК, тому бактерія використовує їх відразу ж, як тільки вірус проникає в бактеріальну клітину. CRISPR-Cas, складніша система, з’явиться пізніше. Сегменти, раніше обрізані ферментами рестрикції, допомагають механізму CRISPR-Cas генерувати молекулярний Орієнтир, необхідний для пошуку вірусів і припинення інфекції.
“Цей механізм нагадує нашу власну багатосторонню імунну відповідь”, – говорить Марраффіні. – Це охоплює тимчасову першу лінію захисту, перш ніж активувати другу, більш надійну адаптивну реакцію».
«Це трохи схоже на вакцинацію”, говорить Марраффіні. – Фермент рестрикції розрізає маленькі шматочки вірусу, які CRISPR потім буде використовувати для створення адаптивної відповіді».
Отримані результати можуть не тільки допомогти зрозуміти, як стафілокок захищає себе від вірусів. Це дає вченим шанс краще підготуватися до захисту від самого стафілокока — виду, відомого своєю здатністю ставати стійким до антибіотиків.
Торік команда Марраффіні виявила, що бактерія використовує свою систему CRISPR-Cas не тільки для захисту від вірусів, але і для розвитку множинної лікарської стійкості. Краще розуміння системи може одного разу дозволити вченим маніпулювати нею за допомогою ліків для боротьби зі стафілококовими інфекціями, які не піддаються ніякому іншому лікуванню.