Новое исследование показало, что у вирусов могут быть на нас «глаза и уши»

Новое е под руководством UMBC в Границы микробиологии предполагает, что ы используют информацию из своего окружения, чтобы «решить», когда оставаться внутри своего хозяина, а когда размножаться и вырываться наружу, убивая клетку-хозяина. Работа имеет значение для разработки противовирусных препаратов.


Способность вируса ощущать свое окружение, включая элементы, производимые его хозяином, добавляет «еще один уровень сложности во взаимодействие вируса и хозяина», — говорит Иван Эрилл, профессор биологических наук и старший автор новой статьи. Прямо сейчас вирусы используют эту способность в своих интересах. Но в будущем, говорит он, «мы могли бы использовать это им во вред».

Не случайно

Новое исследование было сосредоточено на бактериофагах — вирусах, поражающих бактерии, часто называемых просто «фагами». Фаги в исследовании могут заразить своих хозяев только тогда, когда бактериальные клетки имеют специальные придатки, называемые пили и жгутики, которые помогают бактериям двигаться и спариваться. Бактерии производят белок под названием CtrA, который контролирует, когда они производят эти придатки. Новая статья показывает, что многие зависимые от придатков фаги имеют в своей ДНК паттерны, к которым может прикрепляться белок CtrA, называемые сайтами связывания. По словам Эрилла, фаг, имеющий сайт связывания белка, продуцируемого его хозяином, необычен.

Еще более удивительно то, что Эрилл и первый автор статьи Элиа Масколо, доктор философии. студент в лаборатории Эрилла, обнаружил с помощью подробного геномного анализа, что эти сайты связывания не были уникальными для одного фага или даже одной группы фагов. Многие различные типы фагов имели сайты связывания CtrA, но все они требовали, чтобы их хозяева имели пили и/или жгутики, чтобы заразить их. Это не могло быть совпадением, решили они.

Эрилл говорит, что способность отслеживать уровни CtrA «изобреталась несколько раз на протяжении эволюции разными фагами, заражающими разные бактерии». Когда дальнеродственные виды демонстрируют схожую черту, это называется конвергентной эволюцией — и это указывает на то, что эта черта определенно полезна.

Время решает все

Еще один нюанс в этой истории: первый фаг, у которого исследовательская группа определила сайты связывания CtrA, заражает особую группу бактерий, называемую Caulobacterales. Caulobacterales — особенно хорошо изученная группа бактерий, потому что они существуют в двух формах: «роевая» форма, которая свободно плавает, и «стебельчатая» форма, которая прикрепляется к поверхности. У роевиков есть пили/жгутики, а у стеблей их нет. У этих бактерий CtrA также регулирует клеточный цикл, определяя, будет ли клетка делиться равномерно еще на две клетки того же типа или делиться асимметрично с образованием одной клетки-роя и одной клетки-стебля.

Поскольку фаги могут заражать только роевые клетки, в их интересах вырваться из хозяина только тогда, когда для заражения доступно много роевых клеток. Как правило, Caulobacterales живут в бедной питательными веществами среде и очень рассредоточены. «Но когда они находят хороший карман для микросреды, они становятся клетками-стебельками и размножаются», — говорит Эрилл, в конечном итоге производя большое количество роевых клеток.