Учёные из Институтов Гладстона в США описали ранее неизвестную защитную систему бактерий, которая работает по принципу, обратному уже изученным механизмам. При вирусной атаке бактерия запускает сложную цепь реакций, которая активирует токсин; в результате клетка самоуничтожается, не давая инфекции распространиться.
Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Cell. Ранее считалось, что схожие бактериальные системы защиты, или ретроны, работают иначе. В здоровой клетке уже присутствует токсичный белок, но его активность подавляют короткие фрагменты ДНК. Когда в клетку проникает вирус-бактериофаг, он нарушает эту блокировку, токсин высвобождается, и клетка погибает, спасая остальную колонию.
Недавно открытая система, ретрон VI типа, действует наоборот. В здоровой клетке практически нет ни токсина, ни ДНК. Клетка начинает активно производить одноцепочечную ДНК только после заражения. Эта ДНК, в свою очередь, взаимодействует с молекулой РНК, которая до этого мешала синтезу токсина. Такое взаимодействие снимает запрет, и клетка быстро производит яд – небольшой белок, который встраивается в её мембрану, нарушает целостность и приводит к гибели.
Механизм долгое время оставался загадкой, поскольку в здоровых клетках не удавалось обнаружить характерные для ретронов фрагменты ДНК. Лишь с помощью методики на основе CRISPR-Cas исследователи зафиксировали их следовые количества и увидели, что при заражении клетка синтезирует ДНК гораздо активнее.
Открытие может найти применение в биотехнологиях. Описанный механизм активации можно использовать, чтобы создавать молекулярные «переключатели» для контроля активности генов, что открывает перспективы в генной терапии. Кроме того, сам токсин, эффективно разрушающий клеточные мембраны, может стать прототипом для новых антимикробных препаратов.
