Бактериофаг способен поражать иммунную систему бактерий, используя «украденные» crispr-цепочки

      Комментарии к записи Бактериофаг способен поражать иммунную систему бактерий, используя «украденные» crispr-цепочки отключены

Бактериофаг способен поражать иммунную систему бактерий, используя «украденные» crispr-цепочки

Иммунная совокупность человека поразительно сложна и поразительно действенна. В реальном времени она отражает массу внешних угроз, привычных и новых, обучаясь наряду с этим оперативно распознавать незнакомые доселе опасности. Каскад сложных химических реакций разрешает нам все время совершенствовать купленный иммунитет, производя специальные антитела, мгновенно реагирующие на уже привычную опасность перед тем как зараза распространится на целый организм.

Но, как продемонстрировали изучения, совершённых за последние пара лет доктором наук Эндрю Камилли, а совсем сравнительно не так давно, известным вирусологом Кертисом Саттлом, вирусы обучились бороться с нами отечественным же оружием.

Делать роль рядовых бойцов на передней линии фронта в борьбе с внешними угрозами приходится бактериям, иногда атакуемым вирусами-бактериофагами. Для победы над неприятелем бактерии в ходе эволюции также выработали собственные иммунные механизмы — доспехи, талантливые обезопасисть их от смертоносных зараз.

Один из таких механизмов — CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), совокупность, разрешающая бактерии сохранять в собственной «базе данных» фрагменты генома бактериофагов, с которыми ей уже приходилось видеться в прошлом, для того, чтобы стремительнее найти и остановить вторжение в будущем. С 2012 года совокупность CRISPR кроме этого была рекомендована учеными, как революционная разработка редактирования генома.

В мире, где бесчисленные маленькие микробы способны заразить и убить, такая защита делается отечественным самым действенным средством сопротивления. Совокупностью CRISPR, как полагают, располагает приблизительно добрая половина известных научному сообществу бактерий. Изучением ее защитных механизмов занимается команда экспертов из лаборатории доктора наук микробиологии и молекулярной биологии Эндрю Камилли (Andrew Camilli).

«Я всегда поражаюсь, как бактерии способны пережить подобный натиск», — говорит Эндрю Камилли. «… Фаги весьма коварны».

Доктор наук связывает свойство выживания некоторых бактерий с типом иммунной совокупности «CRISPR/Cas». Но, как выяснилось на протяжении исследований, для того чтобы рода совокупностью адаптируемого иммунного ответа располагают не только клетки бактерий. На протяжении изучений ученые заключили : бактериофаги сумели найти противоядие на этом уровне защиты и создать «противоиммунную» совокупность, чего, с учетом внешней строения и простоты организации этих микроорганизмов вряд ли кто-то имел возможность ожидать.

И, однако, эти простые на первый взгляд структуры в составе маленького набора генов, заключенных в протеиновую оболочку, способны мимикрировать с немыслимой быстротой, проявляя чудеса изменчивости.

Создание таковой противоиммунной совокупности, согласно мнению ученых, стало результатом бактерии и генов случайной рекомбинации бактериофага на каком-то витке эволюции. Подобное в микромире отнюдь бывает: мириады бактерий то и дело заражаются мириадами вирусов, и время от времени случайные фрагменты бактериальной ДНК выясняются встроены в геном фага, так и оставаясь в нем дополнительным грузом. Так в теории имело возможность случиться и с фагом ICP1, что, как нашёл Камилли с сотрудниками, сумел «позаимствовать»* целый набор рабочих генов совокупности CRISPR* бактерии.

Вирус был распознан учеными при анализе проб, взятых в районах эпидемий холеры за период в 10 лет. Авторы совершили скрининг бактериофагов, талантливых поражать холерные вибрионы, и поняли, что в различных случаях комплект этих вирусов может кардинально различаться. И лишь только единственный ICP1 обнаружился во всех пробах. Пробуя отыскать объяснение данной замечательной стойкости

бактериофага, ученые секвенировали его геном и нашли полный комплект генов совокупности CRISPR. Так, располагая в собственной «библиотеке» генами ДНК самой бактерии, ICP1 вносят в работу ее защитных совокупностей полный хаос, лишая возможности действенно противостоять инфекции.

Камилли признает, что

«… Найденный фаг, именуемый ICP1, способен «похитить» целый комплект рабочих CRISPR/Cas генов адаптивной иммунной совокупности бактерии, и нет ни одного примера любого другого возбудителя — будь то паразит, бактерия либо вирус, каковые имели возможность повторить что-то подобное. Это самое необычное открытие из всех, каковые нам удалось сделать».

Вирусы — не более, чем протеиновые оболочки, обернутые около ДНК, и, все же, их возможности удивляют нас, заставляя думать, что они не так несложны, как представляются на первый взгляд.

Несложные вирусы, как утверждают кое-какие исследователи, кроме того не живы. На базисном уровне, это легко протеиновые оболочки, обернутые около ДНК. И, однако, они способны развиваться и изменяться, а с учетом данных исследований это вероятно значит, что они значительно более приспособлены к борьбе с иммунитетом человека, чем думали ученые.

Рабочая совокупность CRISPR/Cas, отысканная в бактериофаге, может оказать помощь вирусной атаке и сломать защитный барьер бактерии. В случае если это вправду так, то изучения команды Камилли может иметь огромное значение для медицины. Когда ученые осознают, как как раз фаг применяет CRISPR/Cas, передавая и убивая бактерии, возможно будет применять полученные знания, дабы синтезировать фаги, каковые смогут противодействовать болезням, таким как холера намного более действенно, чем существующие антибиотики.

Резистентные бактерии, стойкие к практически всем современных антибиотиков уже обнаруживаются в мире. С ограниченными возможностями современных лекарственных препаратов, лечение все чаще выясняется неэффективным. Бактериофаги способны предложить другую схему лечения.

В сравнении с разработкой новых антибиотиков занимающих годы и стоящих многие миллионы американских долларов, синтез нового фага оказывается несоизмеримо более несложен.

«Вы имеете возможность выделить фаги, каковые окажутся способны убить конкретный вид бактерий всего за семь дней», — резюмирует доктор наук Камилли.

Отчет о итогах работы группы Камилли был опубликован сходу в нескольких авторитетных изданиях, включая Nature (23.02 года).

Последние изучения в этом направлении

Изучения доктора наук Камилли, ставшие достоянием научного сообщества в 2013 году совсем сравнительно не так давно нашли еще одно подтверждение, но пара под другим углом в работе группы ученых-биологов из университета Английской Колумбии (University of British Columbia), Канада под управлением известного вирусолога Кертиса Саттла (Curtis Suttle).

Они поняли, что вирус типа Cyanophage N1 способен передавать CRISPR среди родственных цианобактерий и, так, снабжать устойчивость к заразам с соперничающими фагами.

«Такое поведение цианофага будет уместно сравнить с действиями хакера, атакующего компьютерную систему и срочно исправляющего последствия собственных действий чтобы быть уверенным, что другие хакеры уже не применяют найденную им лозейку» — прокомментировал Саттл.

«Бактерии и вирусы имеют неспециализированную эволюционную историю, уходящую назад на миллиарды лет» — продолжает Саттл, — «И в какой-то момент данной истории, вирус N1 позаимствовал пара защитных CRISPR-последовательностей у цианобактерий вида Nostoc, Anabaena и их ближайших соплеменников. А сейчас он применяет похищенные вещи чтобы удачно нападать и, одновременно с этим защищать их от соперничающих вирусов, снабжая выживание экологически ответственных цианобактерий».

Тут небходимо отметить, что бактерии Nostoc и Anabaena, поражающиеся цианофагом N1, относятся к виду цианобактерий, обитающих на земном шаре практически везде. Их предки некогда выработали солидную часть кислорода, находящегося в воздухе Почвы, а бактерии Nostoc и их ближайшие «родственники» остаются источником очень и очень большой части крайне важного для нас кислорода и сейчас.

Подробнее с данными исследований группы Саттла вы имеете возможность познакомиться на страницах издания mBio Американского общества микробиологии 14.06 года.

Почему бактерии, грибы, вирусы опасны для иммунитета ребенка


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: