• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
6 июля
Василий Парфенов
712

Бактериофаги «кастрировали» конкурентов с помощью паразитных участков своей ДНК

4.7

Даже в компактных геномах вирусов встречаются паразитарные участки — так называемый эгоистичный генетический материал. Как правило, такие последовательности нуклеотидов кодируют только специальные белки для собственной имплантации в геном потомков своего хозяина. Американские микробиологи впервые доказали, что у некоторых бактериофагов такие включения несут важную и полезную функцию: они не только занимаются собственным воспроизводством в дочерней ДНК, но и мешают конкурентам вируса-хозяина размножаться.

Эгоистичная эндонуклеаза помогла фагу
Просвечивающая электронная микроскопия вирионов различных бактериофагов синегнойной палочки / © Pinto, A.M et al., Antibiotics, DOI:10.3390/antibiotics10070877

Фаготерапия — перспективное направление лечения антибиотикорезистентных инфекций с помощью вирусов, атакующих бактерии, — бактериофагов. Такая терапия, как правило, проводится не одним фагом, а «коктейлем», состав которого подбирается для достижения максимальной эффективности. Однако эту эффективность порой трудно предсказать из-за недостаточно изученных факторов совместимости разных вирусов в комбинации друг с другом.

Американские ученые как раз занимались исследованием этой проблемы на примере гигантских бактериофагов ΦPA3 и ΦKZ (джамбо-фаги), применяемых в лечении инфекций, сопутствующих муковисцидозу. Когда они размножались в синегнойной палочке по отдельности, процесс шел с сопоставимой эффективностью для обоих вирусов. Но стоило заразить бактерию двумя фагами одновременно, и капсиды ΦKZ переставали правильно собираться.

Причина оказалась в самонаводящейся эндонуклеазе (homing endonuclease) gp210. Она представляет собой ярчайший пример эгоистичного генетического материала. По крайней мере, пока бактериофаг ΦPA3 размножается в пораженной клетке один.

Эндонуклеазу gp210 кодирует интрон — участок ДНК между экспрессируемыми фрагментами «основного» генома. После кодирования все, что делает эта самонаводящаяся эндонуклеаза, — встраивает в новую ДНК бактериофага ΦPA3 последовательность нуклеотидов, необходимую для кодирования себя же.

Но картина радикально меняется, если бактериофаг ΦPA3 находится в среде, где присутствует его конкурент ΦKZ. Тогда gp210 выполняет не только задачу собственного воспроизводства по привычной схеме, но и «атакует» геном бактериофага-конкурента. Она не может успешно встроить в его геном «свою» последовательность нуклеотидов, но все равно успешно разрезает ДНК в месте, где расположены ключевые для размножения ΦKZ гены.

В результате ΦPA3 получает большое преимущество и быстро вытесняет других бактериофагов из популяции зараженных бактерий.

Эгоистичная эндонуклеаза помогла фагу
Томография (Cryo-FIB-ET) синегнойной палочки (P. aeruginosa), зараженной бактериофагом ΦKZ: слайды A и B — контрольный образец, слайды C и D — в бактерии одновременно с ΦKZ присутствует самонаводящяяся эндонуклеаза gp210. Словом Nucleus помечено не клеточное ядро (у бактерий его почти никогда нет), а специальная подобная ядру белковая структура, которую формируют джамбо-фаги для защиты от иммунного ответа бактерии. Когда gp210 нет, капсиды ΦKZ активно формируются (шарообразные структуры), когда эндонуклеаза присутствует, процесс размножения вируса нарушен. Пурпурными стрелками показаны немногочисленные капсиды правильной формы, пурпурным пунктиром обведены деформированные неправильно растущие капсиды / © Erica A. Birkholz et al., Science, DOI:10.1126/science.adl1356

Новая научная работа показывает направление дальнейших исследований совместимости бактериофагов для терапии. Кроме того, она важна и для понимания эволюции вирусов — очевидно, что «эгоистичный генетический материал» может играть заметную роль в этом непрерывном процессе. Вдобавок открытие американских биологов может быть полезно не только в изучении бактериофагов. Паразитные фрагменты генома присутствуют в ДНК и РНК самых разных организмов.

Исследование с описанием открытия опубликовано в рецензируемом журнале Science, в открытом доступе находится только препринт. Его авторы — сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего (США).

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

4 часа назад
Алиса Гаджиева

Во время раскопок на юге Турции археологи обнаружили глиняную табличку с хорошо читаемой аккадской клинописью. Когда ее расшифровали, оказалось, что это важные хозяйственные записи, сделанные 3500 лет назад.

Вчера, 18:26
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

17 июля
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Вчера, 16:20
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно