Во время эпидемий холерные вибрионы (Vibrio cholerae) адаптируются и учатся противостоять бактериофагам. Многие штаммы содержат мобильные генетические элементы, которые вооружают их противовирусными инструментами. Ученые задумались, может ли тот факт, что штаммы холеры успешно избегают атак фагов, усилить разрушительное воздействие патогена на население Земли.
В начале 1990-х годов от эпидемии холеры в Перу и Латинской Америке погибли тысячи людей. Ученые из Института глобального здравоохранения Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) раскрыли тайную силу штаммов, вызвавших такую большую эпидемию. Оказалось, что западноафриканская-южноамериканская (WASA) линия V. cholerae приобрела несколько бактериальных иммунных систем, которые защищали ее от различных типов фагов. Результаты своего исследования ученые опубликовали в Nature Microbiology.
Исследователи изучили перуанские штаммы холеры и протестировали их устойчивость к ключевым фагам, особенно доминирующему вирусу ICP1, который, как считается, способствует сдерживанию вспышек холеры. Перуанские штаммы оказались невосприимчивы к нему, в то время как остальные штаммы, характерные для пандемии, продолжающейся с 1960-х годов — нет.
Ученые удалили определенные участки ДНК штамма холеры и внедрили эти гены в другие штаммы бактерий, чтобы проверить их функцию. Таким образом они идентифицировали две основные защитные области в геноме штамма WASA, а именно в пределах так называемого профага WASA-1 и геномного островка, известного как «вибрион седьмой пандемический остров II» (VSP-II). Эти области генома кодируют специализированные антифаговые системы, которые вместе создают бактериальную иммунную систему:
- WonAB, запускает реакцию «прерывания инфекции», которая убивает зараженные клетки до того, как фаги могут размножиться;
- GrwAB нацелена на фаги с химически модифицированной ДНК — стратегией маскировки геномов;
- VcSduA действует против различных семейств вирусов, обеспечивая многоуровневую защиту.
Таким образом линия холерных бактерий WASA обладает такими антифаговыми системами, которые позволяют ей противостоять широкому спектру бактериофагов, а не только ICP1.
Ученые считают, что понимание того, как эпидемические бактерии противостоят фагам, имеет большое значение в настоящее время, когда вирусы в качестве альтернативы антибиотикам используются для лечения бактериальных заболеваний. Важно учитывать также взаимодействие фагов и бактерий при изучении вспышек инфекционных заболеваний и управления ими.
Ранее Наука Mail рассказывала, как опасная бактерия выживает в больницах, питаясь пластиком.