Аннотация:
Исследовательская группа из Центра здоровья Университета Юты в США обнаружила, что бактерии могут определять, были ли они заражены, распознавая активность фермента, необходимую для самого вируса, тем самым активируя мощную систему иммунной защиты. Это открытие не только раскрывает важную связь в бактериальном противовирусном механизме, но также, как ожидается, поможет ученым разработать более эффективную фаговую терапию для борьбы с растущей проблемой устойчивости к антибиотикам. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
В последние годы широкое внимание медицинского сообщества привлекли вирусные фаги, специфически инфицирующие бактерии. Поскольку фаги могут точно атаковать бактерии, не повреждая клетки человека, они рассматриваются как важный инструмент в будущем лечении упорных бактериальных инфекций, особенно в контексте растущего числа патогенов, приобретающих устойчивость к существующим антибиотикам. Однако бактерии не беззащитны. У них также есть сложная иммунная система, которая предотвращает фаговую инфекцию. Изучение этих защитных механизмов считается ключевым шагом в развитии фаговой терапии.
На этот раз исследователи обнаружили, что способ, которым бактерии распознают вирусную инвазию, отличается от того, что считалось ранее. Раньше считалось, что бактерии обнаруживают злоумышленников в первую очередь по распознаванию чужеродного вирусного генетического материала. Но новые исследования показывают, что бактерии также могут обнаруживать сигналы активности, вырабатываемые вирусами, когда они выполняют свои собственные задачи. В частности, фермент, необходимый вирусу, расщепляет важную сенсорную молекулу внутри бактерий, и это действие вместо этого вызывает сигнал тревоги, позволяя бактериям быстро запустить иммунный ответ.
Сэм Хоббс, первый автор исследования и доцент кафедры биохимии в Центре здоровья Университета Юты, сказал, что это одна из наиболее распространенных форм иммунитета у бактерий, и когда команда наконец разгадала его рабочий механизм, все почувствовали, что пережили «момент ага».
Это исследование было сосредоточено на бактериальной иммунной системе под названием CBASS. Когда система активируется, бактерии применяют крайнюю стратегию «самопожертвования». Прежде чем вирус завершит свою репликацию и распространится на окружающие бактерии, инфицированные клетки активно погибнут, тем самым разрывая цепочку передачи вируса. Поскольку эта защита напрямую приводит к гибели клеток-хозяев, система должна быть чрезвычайно точной, чтобы идентифицировать настоящую вирусную угрозу до ее активации.
Исследовательская группа обнаружила, что система CBASS нацелена на ключевой инструмент, от которого зависит выживание вируса. Некоторые фаги производят ферменты, называемые протеазами, которые разрезают и расщепляют белки. Ученые обнаружили, что вирусные протеазы напрямую действуют на определенные белки бактерий-хозяев, и этот процесс становится ключевым переключателем в активации всего пути передачи иммунных сигналов. Другими словами, оружие, используемое вирусом для проведения атак, раскрыло его собственное существование.
Исследователи полагают, что этот механизм демонстрирует чрезвычайно умную биологическую игру. Бактериям не нужно напрямую идентифицировать постоянно меняющиеся вирусы, а вместо этого отслеживать критические шаги, которые вирусы неизбежно выполняют во время заражения. Как только эти шаги происходят, иммунная система готова немедленно отреагировать.
Ученые утверждают, что более глубокое понимание того, как бактерии обнаруживают фаги и противостоят им, не только поможет разработать новые терапевтические фаги, способные обходить бактериальную иммунную систему, но и поможет исследователям изучить иммунные стратегии, сформировавшиеся в ходе долгосрочной эволюции жизни. Поскольку кризис устойчивости к антибиотикам продолжает расширяться, этот тип исследований может сыграть важную роль в разработке альтернативных методов лечения в будущем.
Комментарии