Исследователи из Университета Рокфеллера обнаружили, что бактерии золотистого стафилококка способны противостоять вирусам. Результаты, опубликованы в журнале Molecular Cell. Стратегия бактерии довольно интересна: как только стафилококк видит вирус, он может использовать множество иммунных стратегий для разрезания своего генома с помощью молекулярных резаков, таких как CRISPR-Cas.

При этом новое исследование показывает, что защитные стратегии бактерий работают в связке. Ученые обнаружили, что между системой CRISPR-Cas и другой важной защитной стратегией бактерий, известной как ферменты рестрикции, наблюдается удивительный уровень сотрудничества.

Оба типа бактериальной защиты исследуются довольно давно. В 1970-х годах ученые использовали ферменты рестрикции для разработки нового инструмента под названием рекомбинантная ДНК, который позволил клонировать и изучать отдельные гены. А 10 лет назад технология, основанная на CRISPR-Cas, произвела революцию в бионауке, предоставив ученым средства для редактирования геномов в живых клетках и организмах.

Однако только сейчас ученые обнаружили, что стратегии уничтожения вирусов бактерией работают вместе лучше, чем по отдельности. Когда стафилококки защищены только ферментами рестрикции, их защита недолговечна, потому что некоторые вирусы в конечном итоге начнут защищать свою ДНК — и через некоторое время, как показывает их исследование, бактерии, растущие в посуде, начнут уменьшаться. Если же бактерия имеет доступ к обеим системам, она быстро восстанавливается.

Результаты исследования показывают, что ферменты рестрикции выполняют две функции: действуют как первая линия защиты и подготавливают материал, необходимый CRISPR-Cas для точного нацеливания на вирус. Ферменты рестрикции способны расщеплять короткие последовательности ДНК, поэтому бактерия использует их сразу же, как только вирус проникает в бактериальную клетку. CRISPR-Cas, более сложная система, появится позже. Сегменты, ранее обрезанные ферментами рестрикции, помогают механизму CRISPR-Cas генерировать молекулярный ориентир, необходимый для поиска вирусов и прекращения инфекции.

«Этот механизм напоминает наш собственный многосторонний иммунный ответ, — говорит Марраффини. — Это включает в себя временную первую линию защиты, прежде чем активировать вторую, более надежную адаптивную реакцию. Это немного похоже на вакцинацию. Фермент рестрикции разрезает маленькие кусочки вируса, которые CRISPR затем будет использовать для создания адаптивного ответа».

Полученные результаты могут не только помочь понять, как стафилококк защищает себя от вирусов. Это дает ученым шанс лучше подготовиться к защите от самого стафилококка — вида, известного своей способностью становиться устойчивым к антибиотикам.

В прошлом году команда Марраффини обнаружила, что бактерия использует свою систему CRISPR-Cas не только для защиты от вирусов, но и для развития множественной лекарственной устойчивости. Лучшее понимание системы может однажды позволить ученым манипулировать ею с помощью лекарств для борьбы со стафилококковыми инфекциями, которые не поддаются никакому другому лечению.