Как украсть иммунитет: Вирусы против бактерий
Иммунная система человека невероятно сложная и поразительно эффективная. Непрерывно она отражает массу внешних угроз, знакомых и незнакомых, учась распознавать все новые опасности. В ходе каскада биохимических реакций мы все время совершенствуем и пополняем свой приобретенный иммунитет, вырабатывая специализированные антитела, моментально реагирующие на знакомую опасность.
Однако бороться с внешними угрозами приходится и гораздо более простым организмам — бактериям, которые находятся под постоянной угрозой со стороны вирусов-бактериофагов. И бактерии тоже выработали своего рода иммунные системы — средства, защищающие их от смертоносных инфекций. Одной из них является CRISPR, поразительно напоминающая приобретенный иммунитет высших организмов: она позволяет бактерии сохранять фрагменты генома бактериофагов, с которыми ей довелось встречаться в прошлом, чтобы быстрее обнаружить и остановить вторжение в будущем.
Система CRISPR действует, как считается, примерно у половины известных бактерий. Ее изучением занимается команда молекулярных биологов под руководством профессора Эндрю Камилли (Andrew Camilli). Они обнаружили, что бактериофаги нашли свой ответ против этого оружия — собственную «противоиммунную» систему, чего от этих исключительно простых по строению организмов вряд ли кто-нибудь мог ожидать. Впрочем, эти простые системы, включающие только небольшой комплект генов в белковой оболочке, способны эволюционировать с поразительной быстротой, проявляя чудеса изменчивости.
Случилось это, видимо, в ходе случайной рекомбинации генов бактериофага и бактерии. Подобное происходит достаточно часто: мириады бактерий то и дело заражаются мириадами вирусов, и иногда случайные фрагменты бактериальной ДНК оказываются встроены в геном фага, так и оставаясь в нем дополнительным грузом. Так могло быть и с фагом ICP1, который, как обнаружили Камилли с коллегами, «утащил» весь комплект рабочих генов системы CRISPR. Так вирусы приобрели новое эффективное оружие, облегчающее инфицирование бактерий.
Вирус был обнаружен учеными при анализе проб, полученных в районах эпидемий холеры в 2001—2010 гг. Авторы вели скрининг бактериофагов, способных поражать холерные вибрионы, и выяснили, что в разных случаях набор этих вирусов может быть совершенно разным. И только ICP1 обнаружился во всех до единой пробах. Пытаясь понять, что обеспечило именно этому бактериофагу такое процветание, ученые секвенировали его геном и обнаружили набор генов системы CRISPR. Имея в своей «библиотеке» гены самой бактерии, они вносят в работу ее защитных систем полный хаос, не позволяя эффективно противостоять инфекции.
По информации Tufts Now