Naukowcy odkryli retrony, w których DNA uruchamia bakteryjną toksynę — ScienceDaily
Naukowcy z Gladstone Institutes opisali nietypowy mechanizm obrony bakterii przed wirusami: retrony typu VI po zakażeniu bakteriofagiem gwałtownie zwiększają produkcję jednoniciowego DNA, które ostatecznie aktywuje syntezę toksyny. Zakażona bakteria ginie, co ma powstrzymać namnażanie wirusa i jego rozprzestrzenianie się na sąsiednie komórki, informuje ScienceDaily.
DNA nie powstrzymuje toksyny, lecz ją włącza
Retrony to systemy molekularne zdolne reagować na określone infekcje wirusowe. W wcześniej badanych retronach toksyczne białko jest już obecne w niezakażonej komórce, a krótkie fragmenty jednoniciowego DNA powstrzymują jego działanie. Gdy fag zakłóca ten system, toksyna zostaje aktywowana, a bakteria ginie.
W retronach typu VI sekwencja zdarzeń jest inna. W zdrowych bakteriach badacze wykryli jedynie śladowe ilości jednoniciowego DNA i nie odnotowali zauważalnej ilości toksyny. Po wniknięciu faga produkcja DNA istotnie wzrasta. DNA oddziałuje z RNA, które wcześniej blokowało powstawanie toksycznego białka, i usuwa to ograniczenie.
Według badaczy toksyna jest bardzo małym białkiem, które wbudowuje się w błonę komórkową bakterii i narusza jej stabilność. W ten sposób system uruchamia śmierć właśnie zakażonej komórki.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Jak udało się odkryć mechanizm
Początkowo naukowcy przypuszczali, że retrony typu VI mogą być niefunkcjonalne, ponieważ standardowe metody nie wykrywały charakterystycznego dla retronów jednoniciowego DNA. Jednocześnie eksperymenty wykazały, że bakterie z takimi systemami potrafią bronić się przed fagami.
Do poszukiwania DNA zespół zastosował metodę Spacer-seq, opracowaną w laboratorium starszego autora pracy, Setha Shipmana. Metoda wykorzystuje składniki bakteryjnego układu odpornościowego CRISPR-Cas do rejestrowania aktywności molekularnej w komórkach. Umożliwiła wykrycie niskiego podstawowego poziomu produkcji DNA w niezakażonych komórkach oraz jego znacznego wzrostu po zakażeniu.
Badanie opublikowano w czasopiśmie Molecular Cell. Autorzy rozważają również, czy ten naturalny mechanizm można wykorzystać do tworzenia syntetycznych czujników molekularnych, przełączników aktywności genów lub nowych metod przeciwdrobnoustrojowych. Takie zastosowania są obecnie na etapie badań.
