Ученые из Ливерпульского университета и Гарвардской медицинской школы открыли новый защитный механизм, который делает смертельный штамм сальмонелл устойчивым к вирусной инфекции.

Результаты, опубликованные в Cell Host & Microbe проливают новый свет на стратегии выживания Salmonella Typhimurium ST313, от которой ежегодно умирают тысячи людей в странах Африки к югу от Сахары.

Вечная битва между бактериями и их вирусами (фагами) стимулировала эволюцию широкого спектра систем защиты от фагов у бактерий. Чтобы не отставать, фаги быстро эволюционируют, пытаясь преодолеть эту защиту.

Решающими игроками в вечной битве являются так называемые «умеренные» фаги, которые могут интегрировать свою ДНК в бактериальную хромосому и оставаться в состоянии покоя до тех пор, пока условия не будут способствовать их реактивации.

Эти автостопные фаги, известные как профаги, играют важную роль в вирулентности сальмонелл, повышая приспособленность и иногда предотвращая заражение другими фагами. Выявление и понимание этих систем защиты от фагов на молекулярном уровне может в конечном итоге помочь ученым использовать подходы фаговой терапии для лечения болезней.

В этом исследовании ученые определили новую опосредованную профагом защитную систему в Salmonella Typhimurium ST313, названную BstA, которая эффективно подавляет атаки фагов посредством «абортивной инфекции» – процесса, при котором инфицированные клетки «самопожертвуют», чтобы предотвратить распространение фага. распространяется по всей бактериальной популяции.

Белковая система BstA обладает несколькими любопытными особенностями, которые, как ранее не было обнаружено, стимулируют фаговый иммунитет. Особый интерес представляет то, что BstA избегает самонаведения с помощью своей собственной антизащитной системы, короткой последовательности ДНК «aba». Элемент aba позволяет деактивировать защитный белок BstA, когда профагу необходимо найти нового хозяина.

С эволюционной точки зрения профаги могут улучшить свои шансы на выживание, сделав бактерии-хозяева максимально приспособленными. Мы знаем, что профаги несут все виды оружия и щитов в виде факторов вирулентности, а также защитные системы, такие как BstA. Здесь мы показали, что профаги могут использовать внутренний выключатель для отключения этих защитных систем, когда пришло время покинуть бактериальную клетку ».

Д-р Сиан Оуэн, первый автор исследования, научный сотрудник Гарвардской медицинской школы

Открытие системы BstA вплетено в гобелен знаний о внутренней молекулярной работе вирусов и клеток. Полученные данные свидетельствуют о том, что BstA может защитить сальмонеллу от нападения фагов в африканской среде, что открывает новые возможности для исследований для ученых.

Предыдущая работа, проведенная профессором Джеем Хинтоном из Ливерпульского университета, дала фундаментальное понимание эпидемиологии, передачи и вирулентности африканской сальмонеллы, что способствовало развитию новых методов лечения и вакцин.

Профессор Хинтон прокомментировал: «Это захватывающее открытие было сделано двумя талантливыми учеными, получившими докторскую степень, Сианом Оуэном и Николасом Веннером, которые провели ряд замечательных экспериментов, чтобы раскрыть совершенно новый способ защиты клеток сальмонеллы от фаговой атаки. инструменты, которые мы используем сегодня в молекулярной биологии, такие как CRISPR и технологии редактирования ДНК, были открыты в результате фундаментальных исследований биологии бактериофагов. Наше исследование не только проливает свет на жизнь африканской сальмонеллы, но и может однажды сформироваться. основа новой биотехнологии ».