Ученые говорят, что вирус отслеживает бактериальный химический обмен
Ключевые выводы
- Когда бактерии сообщают о своем присутствии, бактериофаги могут подслушивать
- Потрясающее открытие междоменной связи
- Исследования могут привести к созданию новых лекарств, ориентированных на потребителя
Холера вызывается бактерией под названием Vibrio cholerae, и наряду с другими болезнетворными бактериями она участвует в так называемом «чувстве кворума». Слово «кворум» в этом контексте имеет почти то же значение, что и для человеческих организаций, где это число участников, необходимое для ведения официальных дел. В случае с бактериями это означает наличие достаточного количества бактерий, а «бизнес» вызывает болезнь. Таким образом, чувство кворума - это бактерии, химически опрашивающие локальную среду, чтобы определить, достаточно ли там их собственного вида, чтобы приступить к созданию какой-либо болезни. Ученые только что обнаружили, что некоторые вирусы, заражающие бактерии, такие как описанный выше, могут подслушивать этот химический разговор, чтобы определить оптимальное время, чтобы начать убивать близлежащую бактериальную популяцию. Их исследование было опубликовано в этом месяце в Cell.
» «Как ученые, это просто невообразимо для нас», - говорит Сквибб, профессор молекулярной биологии Бонни Басслер из Принстонского университета. «Мы были в восторге и в то же время скептически настроены. Это было слишком хорошо, чтобы быть правдой».
Ждем слева, а убиваем справа.
Молекулярная болтовня бактерий
Бактерии на самом деле не разговаривают, конечно. Они находят друг друга благодаря наличию определенной молекулы ДПО. Если они обнаруживают поблизости достаточное количество молекул DPO, говорит Басслер, «это говорит им о том, что у них достаточно соседей вокруг, чтобы вести коллективное поведение».
Аспирант Басслера Джастин Сильпе искал другие бактерии, которые выполняют определение кворума с помощью DPO, когда он наткнулся на вирус VP882 в репозитории ДНК, у которого был рецептор для DPO. (VP882 является членом семейства бактериофагов, или «фагов», убивающих бактерии.) Он предложил Басслеру, чтобы VP882 мог «подслушивать» численность бактериального кворума. «Никогда не было доказательств того, что вирус подслушивает бактериальную коммуникацию», - говорит Басслер NPR. «Но какого черта. В мои обязанности не входит мешать человеческому творчеству».
То, что Силпе оказался прав, было шокирующим. Басслер говорит: «Предполагается, что определение кворума связано с бактериями. Но здесь дело было в вирусном геноме. Мы такие: «Что делает этот вирус?»
Короткий ответ: ожидание подходящего момента, чтобы размножиться и вырваться из своей бактерии-хозяина. Если фаг сделает свой ход слишком рано, он застрянет без входа другого хозяина, и дело с концом. «Если поблизости нет других носителей, то вирус и все его родственники просто умерли», - говорит Басслер в интервью Princeton University News. Если он может подождать, пока не появится много соседних клеток, он получит возможность запустить сотни или тысячи потомков, которые быстро разойдутся по новым хозяевам.
Сильпе (слева) и Басслер
Проверка теории
Басслер и Сильпе обнаружили, что когда они вводили VP882 в холерный вибрион без каких-либо молекул ДПО, эти два организма сосуществовали. Однако «мы ясно заметили, что там, где мы добавляли ДПО, клетки умирали», - вспоминает Сильпе. «Это было явным признаком того, что фаг их убивал». В качестве перепроверки того, что именно обнаружение ДПО VP882 запускало уничтожение бактерий, его рецептор ДПО был выведен из эксплуатации и вновь введен. Он перестал преследовать бактерии.
Потенциал этого открытия
Оказывается, не только VP882 может прослушивать DPO. Басслер благодарит Сильпе за его первоначальную догадку: «Он только что открыл совершенно новую область,. Мысль о том, что существует только один пример такого междоменного взаимодействия, не имела для нас смысла. Джастин обнаружил первый случай, а затем, со своим открытием, он углубился в поиски и обнаружил целый набор вирусов, обладающих схожими возможностями. Возможно, не все они прослушивают эту информацию о кворуме, но ясно, что эти вирусы могут прослушивать информацию своих хостов, а затем использовать эту информацию, чтобы убить их».
Надежда состоит в том, что теперь ученые смогут преднамеренно создавать фаги для атаки болезнетворных бактерий. Это особенно захватывающая перспектива, поскольку мы, кажется, приближаемся к концу эры антибиотиков, поскольку эти лекарства становятся все менее и менее эффективными против резистентных микробов.
«Это мечта, - говорит Басслер, - что другие ученые воспользуются этим первоначальным открытием и действительно создадут безопасное и надежное лечение. Я очень надеюсь, что кто-нибудь это сделает, но это займет много времени».