30.01.2012

Открыт генетический трюк морских вирусов

Американские биологи установили, что цианофаги, атакующие бактерии, способны предоставлять своим жертвам гены, которые поднимают выработку дефицитных белков. Но, увы, поднимают исключительно на пользу вируса.

Исследователи из Массачусетского технологического института заинтересовались, что происходит, когда фаги заражают цианобактерии из рода Prochlorococcus. Дело в том, что такие микроорганизмы нередко живут в местах, бедных фосфором. Между тем для быстрого воспроизводства вирусной ДНК необходимо довольно много этого вещества (фосфор – один из шести наиболее важных для жизни элементов — CHNOPS).

Оказывается, цианофаг в ходе эволюции научился чувствовать стресс бактерии, испытывающей фосфорный голод. В таком случае активируется особая группа генов (pstS и phoA), попадающих в клетку с вирусом. Эти гены отвечают за синтез связывающих фосфор белков. Они помогают клетке интенсивнее усваивать данный элемент из окружающей среды.

Очень похожие гены есть и у самих Prochlorococcus, говорят экспериментаторы. Причём их работу регулирует специальная двухкомпонентная система. Она реагирует на изменения в окружающей среде, позволяя клетке создавать больше или меньше белков, когда это необходимо.

Однако предельные возможности бактерии по быстрому синтезу веществ устраивают вирус далеко не всегда. У него, образно говоря, сроки горят. Потому-то он и предлагает руку помощи.

Биологи выяснили, что те гены фага, о которых идёт речь, прекрасно управляются той же самой регулирующей системой клетки-хозяина. Гены эти используют те же самые регуляторные белки, что и сходные гены в самой клетке.

В результате такого обмана со стороны вируса заражённая клетка может наработать намного больше фосфора, чем свободная. Но никакого преимущества для себя жертва не получает. Дополнительный фосфор идёт на репликацию ДНК вируса. И через 10 часов после заражения цианобактерия гибнет, выпуская на волю кучу новых вирусных частиц.

Авторы работы напоминают, что существует две популяции Prochlorococcus — в Атлантике и Тихом океане. Они отличаются лишь приспособленностью к нехватке фосфора (в Атлантическом океане его меньше). Это небольшое отличие в генах, по всей видимости, возникло в результате приспособления к окружающей среде.

Теперь же получается, что цианофаг некогда позаимствовал у бактерий-хозяев гены, кодирующие «фосфорные» белки, а теперь включает их гены в работу, если вирусу для размножения не хватает данного элемента.

Биологи говорят, что открытие представляет собой первый пример регулирования литических генов фага в зависимости от наличия питательных веществ, доступных клетке. И это же, мол, первый случай использования вирусом сложного компонента регуляторной машины микроба для наращивания темпа собственного воспроизводства.

Находка указывает на тесную коэволюцию фагов и океанских цианобактерий, происходившую на фоне изменений во внешней среде, заключают учёные. (Детали исследования раскрывает статья в Current Biology.)

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA