Как и у людей, у бактерий есть различные иммунные системы для защиты от патогенов, таких как вирусы. Эти иммунные системы обычно разлагают ДНК патогенов, чтобы сделать ее безвредной. Исследовательская группа ассистента профессора Даана Свартса из Лаборатории биохимии Вагенингенского университета и исследований обнаружила совершенно новую иммунную систему, использующую другой механизм нейтрализации захватчиков. Результаты опубликованы в научном журнале Cell.
Глубоко внутри нашего тела происходит непрерывная гонка вооружений. С одной стороны, вирусы продолжают искать новые пути проникновения в наши клетки, а с другой стороны, наш организм продолжает придумывать более совершенные защитные механизмы для уничтожения этих вирусов. Именно так болезнь и здоровье обычно поддерживаются в равновесии. Такая же гонка вооружений ведется между бактериями и их патогенными «захватчиками»: вирусами и плазмидами .
В статье в научном журнале Cell к.т.н. Кандидат Бел Коопал из исследовательской группы Даана Суортса описывает новый защитный механизм в этой гонке вооружений. Ученые продемонстрировали, что новый тип бактериальных «белков Argonaute» после обнаружения вторгшейся ДНК преднамеренно разрушает все молекулы с красноречивым названием никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ).
Полностью отключает камеру
Белки Argonaute встречаются в многоклеточных организмах, таких как растения и человек, а также в одноклеточных организмах, таких как бактерии. Эти аргонавты запрограммированы небольшой цепочкой «направляющей РНК» или «направляющей ДНК» на поиск инвазивной РНК или ДНК с той же последовательностью. В большинстве случаев злоумышленника затем уничтожают, разрезая его на более мелкие, безвредные части. Хотя белок Argonaute в исследовании Свартса также использует направляющую РНК, он защищает с помощью принципиально другого подхода: после обнаружения инвазивной ДНК он полностью отключает клетку, расщепляя NAD + .
Зараженная клетка погибает
Молекула NAD + играет решающую роль в метаболизме клеток и поддерживает работающий двигатель, обеспечивающий непрерывное существование клетки. «Без NAD + клетка в конечном итоге умрет», — объясняет Суортс. «Это может показаться противоречивым, но это именно то, что должно произойти. Позволив инфицированной клетке умереть, захватчик не может размножаться или распространяться на соседние бактерии. Бактериальная клетка «приносится в жертву», чтобы спасти другие, здоровые клетки».
Продвинутые бактерии
Эта иммунная система была обнаружена у разных видов бактерий. Свартса не удивило, что эти одноклеточные организмы обладают такими сложными защитными механизмами. «Люди часто недооценивают способности бактерий, — говорит он. «Независимо от того, насколько малы бактерии, их иммунная система развивалась в течение миллионов лет и становилась все более совершенной. Им приходится это делать, потому что вирусы также часто бывают очень сложными».
«В будущем, возможно, мы сможем обнаруживать заболевания в организме человека, используя такие генетические инструменты», — отмечает Даан Свортс.
Суортс, Купал и их коллеги провели исследование, прежде всего, из-за научного желания понять механизмы белков Argonaute. Однако Свортс считает, что эти новые идеи также будут иметь практическое применение в долгосрочной перспективе. Например, исследовательская группа продемонстрировала, что иммунную систему можно выделить и впоследствии перепрограммировать с помощью выбранной цепи направляющей РНК. Как НАД +деградация может быть легко обнаружена, белок Argonaute можно использовать для распознавания определенных последовательностей ДНК по команде. «В будущем, возможно, мы сможем обнаруживать болезни в организме человека, используя такие генетические инструменты», — заглядывает в будущее Суортс. «Но мы еще не достигли этого. Пока что нами движет фундаментальное любопытство».
