Иммунитет бактерий маскирует их от иммунитета животных

У бактерий есть аналог иммунной системы, который защищает их от вирусов, — так называемая система CRISPR/Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated proteins). (Мы не так давно писали о ней в связи с тем, что вирусы, как оказалось, могут использовать бактериальный иммунитет против самих бактерий.) Суть работы этой системы в том, что бактерия берёт кусок ДНК бактериофага и вставляет её в CRISPR-зону — таким образом как бы усваивая информацию об инфекции и обретая возможность в будущем 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 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 у человека менингит. 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).

Подготовлено по материалам Phys.Org.