Все новости

Ученые открыли новые подробности работы иммунитета бактерий

Сообщается, что результаты работы могут быть полезны при создании новых бактериальных штаммов и для эпидемиологических исследований

МОСКВА, 22 февраля. /ТАСС/. Ученые из России и США под руководством директора Центра системной биомедицины и биотехнологий Сколтеха, профессора Константина Северинова выявили новые особенности системы иммунитета бактерий, CRISPR-Cas, которые могут помочь в эпидемиологических исследованиях, сообщила пресс-служба Сколтеха. Результаты работ опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

“Результаты исследования могут оказаться полезными при создании новых бактериальных штаммов и для эпидемиологических исследований” — приводит пресс-релиз слова Ольги Мушаровой, аспирантки Сколтеха, одного из авторов.

CRISPR-Cas системы защищают бактерий от вирусов и плазмид. В CRISPR-Cas системе находятся участки ДНК бактерии, которые называются “CRISPR-кассеты” и гены Cas-белков, которые обеспечивают работу системы. В CRISPR-кассете находятся копии участков вирусных генов — спейсеры, своеобразные слепки с участков вирусных генов. Если последовательность спейсера совпадает с последовательностью чужеродной ДНК, которая появилась в клетке, Cas-белки могут распознать ее и разрезать.

Статья аспирантки Сколтеха Александры Строцкой и ее коллег посвящена изучению процесса заражения бактериофагами (вирусами бактерий) бактерий, имеющих соответствующие этим вирусам спейсеры. Как оказалось, в некоторых случаях, а именно если бактерии подвергаются нападению литических фагов Т5 и Т7, которые создают внутри клетки множество своих копий, пока бактерия не погибнет, погибают все или почти все бактерии. “Самым важным и неожиданным нашим заключением стало то, что в отличие от “нормальных” иммунных систем, например, человеческой, CRISPR-Cas система не спасает индивидуальные клетки: все инфицированные литическими фагами клетки умирают. Однако в отличие от обычной инфекции незащищенных клеток, в клетках с CRISPR-Cas не образуется вирусное потомство, то есть инфицированная клетка, способная распознать вирусную ДНК с помощью CRISPR-Cas, погибает альтруистичной смертью, спасая другие клетки и снижая вероятность распространения инфекции по популяции,” – рассказывает Александра.

Статья аспирантки Сколтеха Ольги Мушаровой посвящена тому, как спейсеры, соответствующие чужеродной ДНК, попадают в CRISPR-кассету. Встраивание спейсеров происходит в то время, когда инфицированная клетка пытается бороться с вирусом, разрезая его ДНК. Как показало исследование другой группы из Сколтеха, разрезание чужеродного генома в одном месте не гарантирует обезвреживания агрессора — в некоторых случаях почти все атакованные вирусами бактерии гибнут, хотя у них есть нужный спейсер.

Но Ольга и ее коллеги проследили механизм защиты, при котором белки Cas в несколько этапов разрезают почти всю чужеродную последовательность, делая из нее множество новых спейсеров. Эти новые спейсеры встраиваются в CRISPR-кассету, что дает клетке и ее потомкам возможность эффективнее бороться с вирусом. Прежде этот механизм не исследовали in vivo, то есть, на живых бактериях, и не получали полную картину процесса. “Наши результаты дали возможность построить полную модель CRISPR-иммунитета – от исходной “вакцинации”, то есть, приобретения нового спейсера до разрушения ДНК вируса во время последующих инфекций”, — говорит Ольга.