Недавнее исследование Копенгагенского университета может привести к улучшению лечения инфекций, особенно в борьбе с антибиотикорезистентностью.
Бактерии, подобно городу, находящемуся под постоянной атакой, имеют защитную систему. На каждую бактерию приходится около десяти вирусов, известных как бактериофаги, предназначенных для нападения на бактерии, что может повредить полезным бактериям и способствовать антибиотикорезистентности.
Исследование показывает, что бактерии используют защитный механизм, называемый Zorya, для защиты от вирусных атак. Эта система способна перехватывать вирусные атаки и уничтожать ДНК вируса до того, как он сможет размножиться.
«Многие механизмы защиты организма приводят к гибели клеток, так как клетка жертвует собой, чтобы предотвратить распространение вторгающихся вирусов. Мы были удивлены, увидев, что система Zorya решает проблему, не нанося вреда клетке, что является значительным преимуществом», — объясняет Николас Тейлор, исследователь Центра белковых исследований и соавтор исследования.
Это исследование стало результатом сотрудничества ученых из Гумбольдтского университета в Германии, Университета Отаго в Новой Зеландии, ETH Цюрих в Швейцарии и Оксфордского университета в Англии.
Полученные результаты показывают, что бактерии могут адаптировать свое молекулярное оборудование для противодействия вирусным инфекциям, что может быть применено в биотехнологии и разработке лекарств.
«Наша карта системы Zorya и ее способность перехватывать и бороться с бактериофагами на ранних стадиях инфекции представляет собой прорывное новое знание о данном защитном механизме», — говорит Тейлор.
Он добавил, что это новое понимание не только увеличивает знания о защитных механизмах бактерий, но также может оказаться решающим в разработке новых методов лечения антибиотикорезистентных инфекций, искусственных противовирусных систем и препаратов, которые могут блокировать защитные механизмы вредных бактерий, тем самым повышая эффективность клинического лечения.
«Кроме того, наши результаты могут помочь в разработке противовирусных защитных механизмов, способных перехватывать вирусные инфекции», — говорит Хайдай Ху, ведущий автор исследования.
Чтобы понять, как работает система Zorya, исследователи использовали ряд современных техник, включая криоэлектронную микроскопию, которая позволяет видеть очень мелкие структуры, мутагенез, который включает изменение генов для изучения их функций, и флуоресцентную микроскопию для наблюдения за клетками. Также использовалась протеомика.
«Мы изолировали гены системы Zorya — ZorAB, ZorC и ZorD — и перенесли их в бактерии, которые не были оснащены этой системой. Модифицированные бактерии оказались особенно хороши в защите от вирусных инфекций. Иными словами, система Zorya способна бороться с вирусами, не убивая клетку», — говорит Николас Тейлор.
«Мы использовали криоэлектронную микроскопию для изучения ZorAB, который можно лучше всего описать как крошечный мотор, работающий на протонах. Этот мотор помогает бактериям обнаруживать вирусные атаки и отправляет сигналы, которые активируют другие части системы Zorya, которые затем начинают разрушать ДНК вируса, что предотвращает его распространение.»
Это исследование представляет собой важный шаг вперед в понимании защитных механизмов бактерий. Следующий шаг — дальнейшее исследование системы Zorya и освещение ее биотехнологического и медицинского потенциала.