15.04.2013

Иммунитет бактерий маскирует их от иммунитета животных

Чтобы спрятаться от иммунитета хозяина, бактерия выключает гены, которые делают её видимой, с помощью молекулярно-генетической системы, обычно защищающей бактерию от бактериофагов, пишет Phys.Org.

У бактерий есть аналог иммунной системы, который защищает их от вирусов, — это так называемая система CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins). Суть работы этой системы в том, что бактерия берёт кусок ДНК бактериофага и вставляет её в CRISPR-зону — таким образом бактерия как бы усваивает информацию об инфекции и в будущем может отразить атаку фага, узнавая и разрушая его ДНК.

Исследователи из Университета Эмори (США) обнаружили, что та же самая система, с помощью которой бактерии защищаются от вирусов, помогает им уйти из-под удара иммунитета инфицированного животного. Учёные работали с бактерией Francisella novicida, поражающей грызунов и являющейся ближайшей родственницей Francisella tularensis, которая вызывает туляремию. В их задачу входило найти гены, от которых зависит вирулентность бактерий. К удивлению Дэвида Вайсса, под чьим руководством велись исследования, одним из таких генов оказался компонент системы CRISPR: если этот ген мутировали, то мышь с мутантной бактерией не погибала, как положено, а в течение пары дней просто избавлялась от инфекции.

Оказалось, что от этого гена зависит производство липопротеина, компонента клеточной оболочки бактерий, по которому наш иммунитет, собственно, и вычисляет инфекцию. Как пишут авторы работы в журнале Nature, с гена считывалась РНК, которая направляла бактериальный иммунный белок Cas9 против другого гена, отвечающего за липопротеин. Механизм был, по сути, тот же, что и при столкновении с ДНК фага, только вместо ДНК фага тут была собственная ДНК бактерии. Это можно сравнить с тем, как преступники в прошлом срезали кожу на кончиках пальцев, чтобы их не нашли по папиллярным отпечаткам. Очевидно, что такая маскировка работает не всё время, то есть бактерия то включает синтез липопротеина, то выключает его, когда нужно проникнуть в организм, но как происходят эти включения-выключения, сказать пока нельзя.

Такая способность есть не только у бактерий рода Francisella. Исследователи экспериментировали с Neisseria meningitidis, которая, как можно понять из названия, возбуждает менингит у человека. Если у N. meningitidis выключали другой элемент системы CRISPR (ген, кодирующий Cas9), то бактерия сильно теряла в вирулентности: она плохо заражала человеческие клетки и с трудом в них размножалась.

Большинство патогенных бактерий имеют или CRISPR, или подобную ей систему, и не исключено, что, воздействуя на эти молекулярно-генетические системы, мы сможем создать универсальное антибактериальное лекарство (по крайней мере до тех пор, пока бактерии в очередной раз не уйдут из-под его удара с помощью какой-нибудь масштабной мутации).

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru