Ученые обнаружили, что у бактериофагов — вирусов бактерии — распространена способность отслеживать изменения, которые происходят внутри клетки их хозяина, и выбирать, в какой момент покинуть ее. Результаты исследования могут иметь значение для разработки новых противовирусных препаратов.
Ученые из Университета Мэриленда в Балтиморе (США) показали, что вирусы используют информацию об окружающей среде, чтобы решить, когда оставаться внутри клетки хозяина, а когда — размножаться и выходить наружу, убивая ее. По мнению исследователей, способность вируса ощущать свое окружение добавляет «еще один уровень сложности» во взаимодействие с хозяином. Однако, вероятно, этот механизм можно будет использовать и для создания противовирусных препаратов. Статья опубликована в журнале Frontiers in Microbiology.
Авторы работы исследовали бактериофаги — вирусы, поражающие бактерий. Многие из них заражают лишь тех бактерий, у которых есть ворсинки (пили) или жгутики. Через них вирусы и проникают в клетку хозяина. Синтез этих отростков сопровождается выработкой белка CtrA, и ученые обнаружили, что многие бактериофаги имеют в своей ДНК особые паттерны — сайты связывания, к которым может прикрепляться CtrA.
Эти сайты не были уникальны для одного конкретного бактериофага или их группы. Оказалось, они присущи огромному разнообразию вирусов, заражающих бактерии со жгутиками и/или ворсинками. По мнению авторов, эта способность отслеживать уровни CtrA внутри клетки появлялась несколько раз в эволюции вирусов.
Первый бактериофаг, у которого исследовательская группа нашла сайты связывания CtrA, заражает бактерий Caulobacterales. Они могут существовать в двух формах — «свободноплавающей» и «стебельчатой», прикрепленной к поверхности. Первая имеет ворсинки, вторая — нет. У Caulobacterales белок CtrA также регулирует клеточный цикл, а его уровень показывает, будет ли клетка делиться на две клетки одного типа или на две клетки различных форм.
Фаги могут заражать только свободноплавающие клетки, и им нужно покинуть клетку хозяина в тот момент, когда вокруг много клеток для заражения. Как правило, в бедной питательными веществами среде Caulobacterales существуют в виде отдельных клеток, а когда находят место, с питательной средой превращаются в колонию стебельчатых клеток.
Бактериофаги отслеживают уровни CtrA, изменяющиеся в течение жизненного цикла клеток, чтобы выяснить, когда свободноплавающая клетка станет стебельчатой и начнет производить новые свободноплавающие клетки, которые вирус сможет заразить.
Ученые полагают, что аналогичный механизм может существовать у вирусов, заражающих людей и животных. Например, чтобы оптимизировать свою стратегию выживания, вирус способен узнавать, в какой ткани он находится или насколько силен иммунный ответ хозяина на его присутствие. Открытие также предоставляет возможности для создания новых методов лечения инфекционных заболеваний.