Учёные обнаружили новый механизм, с помощью которого бактерии распознают атаку бактериофагов — вирусов, поражающих бактерии. Результаты исследования опубликованы в журнале Science. Открытие может помочь создавать фаговые препараты, способные обходить защиту бактерий и бороться с микроорганизмами, устойчивыми к антибиотикам.
Работа посвящена иммунной системе бактерий CBASS. При её активации заражённая клетка запускает крайнюю защитную реакцию и погибает, не позволяя вирусу размножиться и распространиться на соседние клетки. Поскольку такая защита смертельна для самой бактерии, система должна очень точно отличать настоящую вирусную угрозу от других воздействий.
Исследователи выяснили, что сигналом тревоги становится действие фермента, который необходим самому фагу. Некоторые бактериофаги вырабатывают протеазу — белок, разрушающий другие белки. Эта протеаза расщепляет определённый белок бактерии, после чего запускается вся цепочка иммунного ответа.
«This is one of the most common forms of bacterial immunity, so when we finally figured it out, it was a total eureka moment,» says Sam Hobbs, PhD, assistant professor of biochemistry at University of Utah Health and the first author on a paper describing the research.
Механизм CBASS отличается от ряда других противовирусных систем, которые напрямую распознают генетический материал вируса. В данном случае бактерия реагирует не на вирусную ДНК или РНК, а на активность вирусного белка внутри клетки. «Certain kinds of phages have a protein called a protease, which degrades other proteins,» he explains. «We found that the protease from the phage actually acts directly on the host protein, and that is the signal that turns on the whole signaling pathway.»
Открытие также важно для изучения иммунитета человека. CBASS связана с иммунным путём, обнаруженным у людей, поэтому отдельные элементы этой защиты могли сохраниться ещё со времени общего предка бактерий и человека. «The fact that these systems are conserved between bacteria and humans suggests that they’ve been maintained in these different organisms for that entire evolutionary trajectory,» Hobbs says. «The cells are telling us that this is a really important pathway because they’ve maintained it for billions of years. It’s incredibly fascinating, and it’s a cool window into what’s important in maintaining the ability to fight viruses.»