Российские исследователи разобрались в действии иммунной системы бактерий, которая основана на работе малоизученных белков из семейства аргонавтов. Об этом сообщила пресс-служба ФИЦ Биотехнологии РАН.
Новую иммунную систему микроорганизмов назвали SPARDA — то есть «short prokaryotic Argonaute, DNase and RNase associated», что переводится как «короткий прокариотический аргонавт, ассоциированный с ДНКазой и РНКазой». Она помогает бактериям защищаться от вирусов, вызывая гибель инфицированных клеток вместе с патогеном.
Эта система основана на принципиально новом механизме деградации нуклеиновых кислот — не за счет активности самого аргонавта, а за счет дополнительных белков, которые связываются с белком-аргонавтом и становятся их «гидами». Ученые исследовали короткие прокариотические белки-аргонавты из разных бактерий и обнаружили, что они образуют комплекс с эффекторной нуклеазой — белком, который способен разрезать нуклеиновые кислоты.
«Узнавание „чужой“ нуклеиновой кислоты происходит за счет коротких цепочек нуклеиновых кислот-„гидов“, помогающих распознать нужные участки. Белки-аргонавты или белки Cas, если мы говорим о системе CRISPR-Cas, разрезают мишени ДНК или РНК, так как обладают нуклеазной активностью. Однако такую активность проявляют не все прокариотические аргонавты. Представители недавно обнаруженной большой группы так называемых „коротких“ аргонавтов связывают нуклеиновые кислоты-гиды, но имеют иной механизм действия», — рассказал руководитель исследования член-корреспондент РАН Андрей Кульбачинский.
Свой вывод ученые смогли подтвердить с помощью метода SEC-MALS — многоуглового измерения светорассеяния при хроматографическом разделении частиц по размерам — на установке miniDAWN (Wyatt Technology). Она размещена в центре коллективного пользования «Промышленные биотехнологии» ФИЦ Биотехнологии РАН.
Также исследователи выяснили, что активность системы SPARDA не только останавливает развитие фаговой вирусной инфекции в клетках бактерий, но и может быть использована в биоинженерии и медицине для детекции целевых молекул ДНК — например, при диагностике инфекций.
«SPARDA может активироваться плазмидами (так называют небольшие кольцевые бактериальные ДНК) или фагами — вирусами, поражающими бактериальные клетки. Это приводит к деградации клеточной, плазмидной и вирусной ДНК и гибели клеток или их переходу в состояние покоя. Гибель инфицированных клеток останавливает развитие инфекции, обеспечивая защиту остальной части популяции от вируса. Эта работа расширяет спектр известных иммунных систем бактерий и предлагает новые пути их применения в генетических технологиях», — объяснил руководитель исследования.
Исследование провели ученые Института биологии гена РАН при участии сотрудников лаборатории белок-белковых взаимодействий Института биохимии им. А. Н. Баха РАН ФИЦ Биотехнологии РАН. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Microbiology.
