• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.08.2024
Сколтех
204

Ученые выяснили, как работает система противовирусного иммунитета PARIS, и показали новую функцию для вирусных молекул тРНК

❋ 4.4

Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактериальные клетки, природные «хищники» и враги бактерий. Когда фаг заражает клетку, она разрушается, и из нее наружу выходят десятки или даже сотни новых вирусных частиц — фаговое потомство. Продолжающаяся «гонка вооружений» между бактериями и фагами привела к возникновению разнообразных врожденных и адаптивных иммунных систем у бактерий и анти-иммунных систем у фагов. При этом иногда фаги могу «играть на стороне хозяина» и сами кодируют иммунные системы, которые помогают им конкурировать с другими фагами. Одна из таких иммунных систем — PARIS (от английского Phage Anti-Restriction-Induced System).

Графическая аннотация статьи / © Светлана Белухина, пресс-служба Сколтеха

PARIS включает два компонента — сенсор AriA и эффектор-токсин AriB. Система активируется белком Ocr (от английского Overcoming classical restriction), который имитирует структуру ДНК и благодаря связыванию с защитными ДНК-распознающими белками помогает фагу Т7 избежать действия систем рестрикции-модификации и защитной системы BREX (от английского BacteRiophage EXclusion). Коллектив ученых из Сколтеха, а также США и Франции разобрался в механизме работы системы PARIS и представил результаты в новой статье в журнале Nature.

«Система PARIS, с нашей точки зрения, довольно особенная, поскольку она напрямую демонстрирует коэволюцию бактерий и фагов, являясь связующим звеном между анти-иммунными белками и бактериальным иммунитетом. У бактерий открыто более 150 иммунных систем, и это означает, что фагам также нужно к ним приспосабливаться и кодировать различные анти-иммунные белки. PARIS является своего рода контрмерой со стороны бактерий, позволяя защититься от фагов, уже научившихся ингибировать другие иммунные системы. Отдельная интересная особенность PARIS — это способность распознавать вирусную инфекцию по наличию в клетке вирусных белков, а не вирусной ДНК, что, скорее, напоминает принцип антиген/антитело, характерный для иммунитета эукариот.

В последние годы было открыто множество подобных систем (~AVAST, CapRel, Thoeris и другие). При этом появление в клетке вирусных белков часто означает, что инфекция зашла уже достаточно далеко и системы, нацеленные на уничтожение вирусной ДНК, не справились с задачей. В таких условиях эффективной стратегией защиты является запрограммированное убийство клетки, что останавливает развитие вирусной инфекции на уровне популяции. Нам удалось расшифровать механизм подобной „самоубийственной программы“ для системы PARIS», — прокомментировал работу научный руководитель исследования, старший преподаватель и руководитель Лаборатории анализа метагеномов в Центре молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Артем Исаев.

Исследователи показали, что AriA и AriB собираются в супрамолекулярный иммунный комплекс и при помощи криоэлектронной микроскопии разрешили его структуру. Сенсор AriA собирается в каркас в форме винта, который координирует три субъединицы AriB и держит токсин в неактивном состоянии. При появлении в клетке триггера — то есть белка активатора, такого как Ocr — сенсор AriA напрямую связывается с ним, что приводит к высвобождению активного димера токсина-эффектора AriB. При этом авторы показали, что AriB является РНКазой, расщепляющей в клетке лизиновую тРНК, что приводит к остановке трансляции и клеточной гибели.

«„Гонка вооружений“ в случае с PARIS наблюдается в чистом виде: иммунные системы бактерий вызывают возникновение у вирусов анти-иммунных белков, в ответ на это у бактерий появляется система PARIS. Некоторые фаги пошли еще дальше: бактериофаг Т5 научился ингибировать и эту линию защиты бактерий. Это была практически детективная история, когда вдруг оказалось, что фаг Т5 в Москве и в Париже — это немного разные фаги: „московский“ фаг потерял фрагмент генома и вместе с ним несколько генов тРНК, что сделало его чувствительным к защите PARIS. Нам удалось показать, что вирусная лизиновая тРНК нужна фагу для успешной инфекции клеток PARIS, так как она не расщепляется белком AriB, и таким образом фаг Т5 как бы спасает клетку от токсичного действия системы PARIS, лишь для того, чтобы произвести собственное потомство и вскоре убить клетку самостоятельно» — добавила один из первых авторов работы, аспирант Сколтеха по программе «Науки о жизни» Светлана Белухина.

«Такая последовательная эволюционная борьба, появление новых способов защиты и антизащиты, иммунитета и его ингибирования, все равно позволяет микробным популяциям, бактериям и фагам сосуществовать и продолжать развиваться вместе. Это красивый пример того, что эволюцию невозможно остановить. Помимо этого, наша работа предложила новый ответ на давно известную загадку: зачем вирусы в принципе кодируют собственные тРНК? Оказывается, что в некоторых случаях молекулы тРНК помогают вирусу справиться с иммунными системами бактерии. Возможно, что и у некоторых вирусов, заражающих человека, тРНК могут играть похожую роль», — добавил соавтор работы, аспирант Сколтеха по программе «Науки о жизни» Михаил Скутель.

Авторы отметили, что их работа оказалась возможной благодаря открытому обмену данными и что сразу несколько лабораторий внесли свой равнозначный вклад в получение итогового результата. «Современная биология невозможна без коллабораций и привлечения экспертизы сразу из нескольких областей: так, в нашей работе понадобились методы структурной биологии, биоинформатики, микробиологии и работа с радиоактивной меткой, что зачастую невозможно совместить в рамках одной лаборатории. Без международного сотрудничества и высокой конкуренции, которая крайне стимулировала нашу работу, подготовка подобной публикации вряд ли оказалась бы возможной», — поделился Артем Исаев.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

Сегодня, 09:47
Александр Березин

Объект 3I/ATLAS, обнаруженный в начале июля примерно в 675 миллионах километров от Солнца, принадлежит к потенциально самому опасному для землян типу небесных тел. К счастью, этот конкретный объект хотя и имеет опасные размеры, но нашей планете никак не угрожает.

Сегодня, 08:06
Юлия Тарасова

Какие физические параметры делают мужское тело привлекательным? В новом международном исследовании ученые попытались разобраться в вопросе с помощью снимков рентгеновской денситометрии и эволюционного моделирования. Полученные результаты поставили под сомнение популярный стереотип о предпочтении худощавых и мускулистых мужчин.

Вчера, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

28 июня, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

27 июня, 09:47
Авдей Палиш

Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня, 13:20
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[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
Закрыть
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