Бактериофаг (красный) заражает и убивает кишечную палочку (синюю) в три этапа. Источник: David S. Goodsell, RCSB Protein Data Bank, and Scripps Research
Учёные выяснили, что запускает мощную защиту бактерий от вирусов. Вирусы, которые охотятся на бактерии, могут стать всё более важным средством для лечения бактериальных инфекций, особенно когда устойчивость к антибиотикам затрудняет борьбу с некоторыми заболеваниями. Такие вирусы, известные как бактериофаги (фаги), способны заражать и уничтожать вредные бактерии, не повреждая клетки человека.
• Налог за 2025 год оказался выше: из-за чего могла измениться сумма
Однако использование фагов в качестве лечения связано с серьёзной проблемой. Бактерии не беззащитны перед вирусами. У них есть собственная иммунная система, и понимание этих защитных механизмов могло бы помочь учёным создавать фаговую терапию, которая лучше их преодолевает. Исследователи обнаружили неожиданный механизм, с помощью которого бактерии распознают вирусную атаку. Вместо простого распознавания вирусного генетического материала бактерии могут определять активность фермента, необходимого самому вирусу.
Когда этот вирусный фермент разрезает важную сигнальную молекулу внутри бактерии, запускается иммунный ответ. Это открытие в конечном счёте может помочь учёным разработать более эффективную фаговую терапию, способную избегать или преодолевать иммунную защиту бактерий. «Это одна из самых распространённых форм бактериального иммунитета, поэтому, когда мы наконец разобрались в этом, это был настоящий момент озарения», — говорит Сэм Хоббс, доктор философии, доцент кафедры биохимии Университета здравоохранения Юты и первый автор статьи, описывающей исследование. Результаты опубликованы в журнале Science.
Задействованная иммунная система известна как CBASS. При активации она может запустить крайне радикальную защитную стратегию: заражённая бактерия убивает себя, прежде чем вторгшийся вирус успевает размножиться и распространиться на соседние бактериальные клетки. Поскольку активация этого ответа стоит бактерии жизни, система нуждается в надёжном способе определить, что действительно началась вирусная атака. Хоббс и его коллеги выяснили, что бактериальный сенсор реагирует на молекулу, от которой зависит выживание вторгшегося вируса. Некоторые фаги производят ферменты, называемые протеазами, которые разрезают и разрушают белки.
• Переход на зимнее время в 2026 году: придется ли россиянам переводить часы
«Некоторые виды фагов имеют белок под названием протеаза, который разрушает другие белки, — поясняет он. — Мы обнаружили, что протеаза фага действительно действует напрямую на белок хозяина, и именно этот сигнал включает весь сигнальный путь». Иными словами, вирус фактически выдаёт себя с помощью одного из молекулярных инструментов, которые использует при заражении. Когда его протеаза разрезает бактериальный белок, это действие служит предупреждающим сигналом, активирующим CBASS.
Этот механизм резко отличается от родственных противовирусных защит, которые распознают генетический материал вторгшихся вирусов. Вместо обнаружения вирусной ДНК или РНК эта бактериальная система чувствует активность вирусного белка. «Это совершенно новый механизм того, как активируются эти белки хозяина, — говорит Хоббс. — Я бы никогда не догадался, что это будет работать именно так». Понимание этого молекулярного триггера может быть особенно важным для улучшения фаговой терапии. Если исследователи точно знают, как бактерии распознают определённые фаги, они смогут создавать терапевтические вирусы, которые с меньшей вероятностью активируют эти защитные механизмы. Это могло бы сделать бактериофаги более эффективными против вредных бактерий, включая штаммы, выработавшие устойчивость к обычным антибиотикам.
Полученные результаты могут иметь значение и за пределами бактерий. CBASS связана с иммунным путём, обнаруженным у человека, что позволяет предположить: фундаментальные элементы этой противовирусной защиты имеют чрезвычайно древнее эволюционное происхождение. По словам исследователей, эта связь указывает на то, что путь существует как минимум со времён далёкого общего предка бактерий и человека. Бактерии также быстро размножаются и эволюционируют, что делает их полезными системами для изучения базовых вопросов иммунитета. Учёные могут относительно быстро изучать иммунные механизмы у бактерий, а затем проверять, применимы ли аналогичные принципы в биологических моделях, более близких к человеку.
• Пришла повестка на Госуслуги: что грозит россиянам за неявку в военкомат
«Тот факт, что эти системы сохраняются у бактерий и человека, говорит о том, что они поддерживались в этих разных организмах на протяжении всей эволюционной траектории, — говорит Хоббс. — Клетки сообщают нам, что этот путь действительно важен, потому что они сохраняли его миллиарды лет. Это невероятно увлекательно, и это интересное окно в понимание того, что важно для поддержания способности бороться с вирусами». Исследование опубликовано в журнале Science под названием «Phage proteases activate CBASS antiphage immunity».
Читайте также:
• Когда менять резину на зимнюю: температура уже важнее даты в календаре
• Когда включат отопление: от чего зависит дата подачи тепла в дома
• Когда начнутся осенние каникулы: сколько будут отдыхать школьники
