Ученые выяснили, как вирусы перехитрили клеточную иммунную систему
26.11.2022 220 0
Ученые Института Вейцмана публикуют исследования, демонстрирующие автономную иммунную систему, которой обладают отдельные клетки бактерий.
Прорывы последних лет, некоторые из которых стали результатом исследований, проведенных в лаборатории профессора Ротемы Сорек в отделе молекулярной генетики Научного института Вейцмана в Реховоте, показали, что отдельные бактериальные клетки обладают собственной автономной врожденной иммунной системой, которая может идентифицировать, находить и разобраться с злоумышленниками.
В статье, опубликованной в журнале Nature под заголовком «Вирусы ингибируют передачу сигналов TIR gcADPR для преодоления бактериальной защиты», Сорек и ее команда вместе с сотрудниками из Гарвардской медшколы в Бостоне и Института рака Дана-Фарбер раскрыли оба пути, в котором вирусы преодолевают иммунную систему клетки и химический состав загадочной молекулы, присущей этому процессу.
Вирусы, которые заставляют бактериальные клетки поднимать защитные щиты, называются фагами. Принцип действия этих вирусов заключается в том, чтобы ввести свою ДНК в бактерию, манипулируя клеткой, чтобы воспроизвести фаг десятки раз. В этот момент новорожденные фаги убивают бактерию, вырываются наружу и отправляются на охоту за соседними бактериальными клетками. Но бактерии не беззащитны, они используют свою автономную иммунную систему для борьбы с этой угрозой.
Предыдущие исследования в лаборатории Сорек показали, что сегмент иммунного белка, называемый TIR, отвечает за идентификацию фаговой инвазии, и что после обнаружения фага TIR производит загадочную сигнальную молекулу, которая запускает иммунный ответ. Первоначально TIR-сегмент был обнаружен в иммунной системе растений и животных, но группа Сорека смогла показать, что аналогичный механизм существует у бактерий. Тем не менее, загадочная сигнальная молекула осталась незамеченной.
На этот раз команда обнаружила, как фаги могут преодолевать иммунитет к TIR. Изучая группу очень похожих фагов, они с удивлением обнаружили, что хотя TIR-иммунитет обеспечивает защиту от одних из них, другие оказались победителями и сумели убить бактерии. Изучив победившие фаги, команда обнаружила, что они содержат особый ген, кодирующий белок, который нейтрализует иммунитет к TIR, что позволяет фагу одержать верх.
Ученые изучили белок, получивший название Tad1, и выяснили, что он захватывает сигнальную молекулу сразу после того, как она произведена белком TIR. Также выяснилось, если молекула заперта внутри фагового белка, они смогут «увидеть» ее, заглянув внутрь структуры белка.
Понимание того, как фаги способны адаптироваться и развиваться, может помочь ученым лучше противостоять бактериальной иммунной системе за счет выявления тех же механизмов в клеточной структуре вирусов, которые нас беспокоят.
Прорывы последних лет, некоторые из которых стали результатом исследований, проведенных в лаборатории профессора Ротемы Сорек в отделе молекулярной генетики Научного института Вейцмана в Реховоте, показали, что отдельные бактериальные клетки обладают собственной автономной врожденной иммунной системой, которая может идентифицировать, находить и разобраться с злоумышленниками.
В статье, опубликованной в журнале Nature под заголовком «Вирусы ингибируют передачу сигналов TIR gcADPR для преодоления бактериальной защиты», Сорек и ее команда вместе с сотрудниками из Гарвардской медшколы в Бостоне и Института рака Дана-Фарбер раскрыли оба пути, в котором вирусы преодолевают иммунную систему клетки и химический состав загадочной молекулы, присущей этому процессу.
Вирусы, которые заставляют бактериальные клетки поднимать защитные щиты, называются фагами. Принцип действия этих вирусов заключается в том, чтобы ввести свою ДНК в бактерию, манипулируя клеткой, чтобы воспроизвести фаг десятки раз. В этот момент новорожденные фаги убивают бактерию, вырываются наружу и отправляются на охоту за соседними бактериальными клетками. Но бактерии не беззащитны, они используют свою автономную иммунную систему для борьбы с этой угрозой.
Предыдущие исследования в лаборатории Сорек показали, что сегмент иммунного белка, называемый TIR, отвечает за идентификацию фаговой инвазии, и что после обнаружения фага TIR производит загадочную сигнальную молекулу, которая запускает иммунный ответ. Первоначально TIR-сегмент был обнаружен в иммунной системе растений и животных, но группа Сорека смогла показать, что аналогичный механизм существует у бактерий. Тем не менее, загадочная сигнальная молекула осталась незамеченной.
На этот раз команда обнаружила, как фаги могут преодолевать иммунитет к TIR. Изучая группу очень похожих фагов, они с удивлением обнаружили, что хотя TIR-иммунитет обеспечивает защиту от одних из них, другие оказались победителями и сумели убить бактерии. Изучив победившие фаги, команда обнаружила, что они содержат особый ген, кодирующий белок, который нейтрализует иммунитет к TIR, что позволяет фагу одержать верх.
«Мы не удивимся, если вирусы, заражающие наш организм, используют точно такой же механизм, как тот, который мы обнаружили в фагах», — сказала Сорек.
Ученые изучили белок, получивший название Tad1, и выяснили, что он захватывает сигнальную молекулу сразу после того, как она произведена белком TIR. Также выяснилось, если молекула заперта внутри фагового белка, они смогут «увидеть» ее, заглянув внутрь структуры белка.
«Мы искали эту загадочную иммунную молекулу уже несколько лет. По иронии судьбы, мы не смогли бы найти его без помощи фага. Мы открыли новый способ, которым вирусы могут деактивировать иммунную систему, полагающуюся на сигнальные молекулы. Эти иммунные системы существуют не только у бактерий — они существуют в клетках растений и людей», — говорит Сорек.
Понимание того, как фаги способны адаптироваться и развиваться, может помочь ученым лучше противостоять бактериальной иммунной системе за счет выявления тех же механизмов в клеточной структуре вирусов, которые нас беспокоят.
| |