_ Atac și apărare în microversul: cum moleculele mici de ARN reglează infecțiile virale ale bacteriilor

Virușii au nevoie de gazde. Fie că este vorba de rujeolă, gripă sau coronavirus, agenții patogeni virali nu se pot multiplica sau infecta alte organisme fără asistența infrastructurii celulare a gazdelor lor. Cu toate acestea, oamenii nu sunt singurii afectați de viruși: animalele, plantele și chiar microorganismele pot servi toate drept gazde.

Virușii care folosesc bacterii ca celule gazdă se numesc bacteriofagi (sau pur și simplu „fagi” pe scurt) și se consideră că sunt cele mai abundente entități biologice dintre toate. La fel cum sistemul imunitar uman intră în acțiune pentru a rezista unei infecții cu gripă sau coronavirus, bacteriile nu permit pur și simplu fagilor să se infiltreze în mașinile lor celulare fără luptă.

O echipă de cercetare de la Universitatea din Jena și Clusterul său. de Excelență „Balance of the Microverse” a examinat în detaliu interacțiunea complexă a strategiilor de atac și apărare atunci când bacteriile care cauzează holera (Vibrio cholerae) sunt infectate cu un bacteriofag cunoscut sub numele de VP882 – și a descoperit că moleculele minuscule de ARN joacă un rol decisiv. Descoperirile cercetătorilor au fost publicate în cel mai recent număr al revistei Cell Host & Microbe.

Există două moduri prin care fagii se pot multiplica după infectarea bacteriilor: fie ca pasageri invizibili, ascunși în materialul genetic al bacteriei. , sau ca răpitori vicleni, înmulțindu-se în număr mare în celulele bacteriene fără a ține cont de potențiale pierderi și, în cele din urmă, distrugând celulele. Ce metodă adoptă un fag depinde de faptul dacă un număr suficient de alte celule gazdă sunt disponibile în mediul imediat pentru a oferi adăpost.

Dar cum determină fagii acest lucru? „Se bazează pe un mecanism de numărare chimică pe care bacteriile îl folosesc pentru a identifica alți membri ai speciei lor”, explică prof. dr. Kai Papenfort de la Universitatea din Jena, care a condus proiectul.

Cunoscut ca „cvorum”. sensing”, această metodă folosește molecule semnal care sunt produse de bacterii și eliberate în mediul înconjurător. În același timp, bacteriile monitorizează concentrația acestor molecule folosind receptori specifici, obținând astfel informații despre dimensiunea populației lor actuale.

„Trucul fagilor implică în esență „ascultarea” acestei comunicări chimice. între bacterii”, spune Papenfort.

În experimentele lor, cercetătorii de la Jena au examinat ce se întâmplă cu fagii și bacteriile odată ce bacteriile emit semnalele lor de detectare a cvorumului. „Am observat că 99% dintre bacterii sunt distruse în 60 de minute, timp în care fagii preiau controlul”, raportează dr. Marcel Sprenger, autorul principal al articolului.

Echipa a descoperit că această trecere. este controlată de molecule minuscule de ARN, dintre care una este numită „VpdS” (sARN derivat din fagi VP882). „De îndată ce fagii primesc semnalul chimic de la bacterii, acest ARN este produs în cantități mari”, spune Sprenger.

Pentru a afla cu exactitate ce gene sunt reglementate de VpdS, echipa a adoptat un abordare cuprinzătoare, tehnologică și culturi de bacterii infectate atât cu fagi VP882, cât și cu fagi modificați genetic, incapabili să producă VpdS.

Aplicând o metodă cunoscută sub numele de „interacțiunea ARN prin ligatură și secvențiere”, cercetătorii au reușit să identifice interacțiunile. între toate moleculele de ARN din culturile bacteriene în momente diferite. „Acest lucru nu numai că ne-a oferit informații despre genele care sunt active, ci a arătat și cum interacționează”, spune Papenfort.

Această metodă a permis cercetătorilor să examineze genele fagilor, precum și pe cele ale bacteriilor gazdă. Drept urmare, cercetătorii au obținut informații extinse asupra schimbărilor care au avut loc atât în ​​timpul, cât și după detectarea cvorumului. „Am reușit să demonstrăm că VpdS reglează genele fagilor, precum și genele gazdei, ceea ce explică eficient distrugerea celulelor bacteriene”, spune Papenfort.

Cu toate acestea, cercetătorii au reușit să deducă relații suplimentare. din datele pe care le-au colectat. De exemplu, bacteriile au și gene care, atunci când sunt activate de un semnal chimic, luptă împotriva propagării fagilor și, prin urmare, contracarează propria lor distrugere.

Potrivit Papenfort, acest aspect este deosebit de interesant. „Putem vedea aceștia ca precursori ai sistemului imunitar în organismele superioare. Bacteriile au multe gene care le protejează împotriva virușilor”. Având în vedere că aceste gene sunt prezente și în organismele superioare, cercetătorii presupun că moleculele de ARN ar putea juca, de asemenea, un rol important în reglarea lor.

(Fluierul)