Исследование, проведенное д-ром Саймоном Джексоном и доцентом Питером Файераном из отдела микробиологии и иммунологии, посвященное функции иммунной системы бактерий и их влиянию на коэволюцию бактерий и вирусов, было опубликовано сегодня в ведущем научном журнале Cell. Хозяин и микроб.
Вирусы, инфицирующие бактерии, называются бактериофагами (сокращенно «фагами») и являются наиболее многочисленными биологическими объектами на планете, влияющими на многие аспекты нашей жизни и глобальной экосистемы.
Доктор Джексон говорит, что война между фагами и бактериями ведется постоянно, и многие бактерии защищаются с помощью иммунной защиты, известной как системы CRISPR-Cas.
«Исследования, чтобы лучше понять взаимодействие между фагами и бактериями, в частности, как функционирует бактериальный иммунитет CRISPR-Cas, во многих странах мира используются во многих новаторских биотехнологических приложениях, включая редактирование генов», – поясняет д-р Джексон.
«Мы считаем, что эта область исследований многообещающая для биотехнологических приложений, а также может быть важным фактором при использовании фагов для лечения инфекционных заболеваний.
«Например, поскольку фаги убивают определенные бактерии, их можно использовать в качестве альтернативы антибиотикам для лечения некоторых инфекционных заболеваний и даже убивать устойчивые к антибиотикам бактерии."
Бактериальный адаптивный иммунитет по своей концепции аналогичен адаптивному иммунитету человека. Бактерии сначала должны быть «вакцинированы» против конкретных фагов, что включает в себя бактерии, хранящие короткий фрагмент вирусной ДНК, называемый «спейсер», используемый для распознавания и защиты от будущих инфекций.
В предыдущем исследовании, посвященном тому, как системы CRISPR-Cas получают спейсеры, исследовательская группа Otago обнаружила, что часто бактерии приобретают «неправильные» спейсеры, известные как «скользящие спейсеры»."В то время они не знали, исправны ли неправильные или неточные скользящие прокладки.
Доцент Файнеран, молекулярный микробиолог, говорит, что их первоначальные наблюдения были неожиданными и показали, что эти скользящие спейсеры очень эффективны в повышении бактериального иммунитета, стимулируя бактерии приобретать дополнительные спейсеры, нацеленные на тот же фаг. Эта неожиданная роль увеличивает иммунное разнообразие, что важно для бактерий для защиты от быстро эволюционирующих фагов.
"Несколько групп ранее определили наличие неточно приобретенных или смещенных прокладок. Однако ранее никто не рассматривал, являются ли они функциональными или какое влияние они могут оказать на иммунитет », – поясняет доцент Файнеран.
«Показав, что они функциональны и могут принести пользу бактериям, мы выявили неожиданную сложность эволюционной битвы между бактериями и фагами."
Доцент Файнран говорит, что если в будущем исследователи смогут определить, как впервые возникает иммунитет, они смогут либо предотвратить, либо продвигать его для различных приложений.
«Например, в молочной промышленности для производства сыра и йогурта для бактерий полезно иметь устойчивость к фагам, тогда как если фаги используются в качестве противомикробных средств, возникновение иммунитета было бы нежелательным – сродни устойчивости к антибиотикам."