Ученые из Испании и США узнали, что бактериофаг vB_BsubS-Delta может использовать белок CtrA в своих целях. Вещество активно синтезируется некоторыми прокариотами, но оказалось, что вирусы сумели отслеживать уровень CtrA и менять экспрессию своих генов, исходя из ситуации. Ученые считают, что это может быть частью стратегии по выбору оптимального времени выхода вирусных частиц из клетки.
Фаг Brevundimonas vB_BsubS-Delta.
Средние измерения длины/ширины головы и хвоста по четырем независимым изображениям ПЭМ.
© Elia Mascolo et al. / Frontiers in Microbiology, 2022
Вирусы размножаются, используя ресурсы клетки хозяина. Некоторые из них выбирают тактику лизогенного цикла: сначала вирус прикрепляется к клетке и делает дырку на поверхности, а затем встраивает свою генетическую информацию. Она начинает работать на увеличение числа вирусных частиц, которые высвобождаются, разрушая клетку. Стать такой копировальной машиной может и гриб, и растение, и даже бактерия. Последние называют бактериофагами или просто фагами. Среди них выделяют те вирусы, которые прикрепляются не к самой клетке, а к белковым выростам на поверхности бактерии — жгутики и пили.
Чтобы успешно существовать вирусу приходится «мониторить» своего хозяина и менять планы, исходя из ситуации. Если хозяин переживает не лучшие времена фаг может спрятаться внутри, ожидая подходящих условий. Однако до конца не понятно, как именно вирус может «понять», что происходит с клеткой хозяина.
Иван Эрилл (Ivan Erill) из Университет Мэриленда и его коллеги пронаблюдали за недавно обнаруженным фагом vB_BsubS-Delta. Его особенность заключается в том, что он использует специальные выросты на поверхности бактерий — пили, для внедрения в клетку. Вирус инфицирует прокариот рода Brevundimonas. Для передвижения бактерия использует жгутики, и на ней также есть пили. Развитие этих структур, а также жизненный цикл клетки регулируется белком CtrA. При изучении vB_BsubS-Delta оказалось, что в геноме фага есть специальные последовательности, которые связываются с CtrA.
После обнаружения этого факта, ученые решили поискать похожие последовательности у других вирусов, поражающих бактерий. Оказалось, что схожие участки генома есть у других пилитропных и жгутикотропных фагов, которые при этом не являются родственниками vB_BsubS-Delta. Получается, что сразу несколько далеких друг от друга вирусов «научились» следить за уровнем CtrA.
Чтобы понять зачем это было нужно, ученые сравнили, что происходит с vB_BsubS-Delta, а также похожими на него фагами в присутствии CtrA. Выяснить это удалось с помощью бактерии Caulobacter crescentus. Прокариот синтезирует CtrA, но также есть штамм LS2195, в котором белок разрушается при повышенной температуре. Ученые внедрили и в дикий, и в чувствительный штаммы бактерии плазмиду, которая содержит гены вирусов, связывающие CtrA, а также ген синтеза бета-галактозидазы. По изменению содержания последнего исследователи и отслеживали, что происходит с генами вируса. Если встроить в плазмиду ген vB_BsubS-Delta, то содержание бета-галактозидазы выше в клетках с нарушенным синтезом CtrA. При этом активация генов других фагов, наоборот, происходит в бактериях дикого штамма, то есть с нормальным содержанием CtrA.
Авторы исследования выдвинули гипотезу, почему такое взаимодействие фагов и CtrA может быть полезно для вирусов. Концентрация белка в клетке падает, когда она готовится к делению хромосом и переходит в неподвижное состояние в виде биопленки. Тогда создается ситуация, когда, скорее всего, бактерия находится в комфортных условиях, а значит ей точно хватит ресурсов на производство вирусных частиц, и она окружена другими прокариотами, что дарит вирусу шанс заразить больше новых клеток. Тогда вирусу было бы удобно «затаиться» при большой концентрации белка и активироваться при ее падении.
Уже в процессе деления хромосом бактерия снова активно нарабатывает CtrA. Отследить момент роста концентрации белка и активироваться для вируса — это тоже удобная стратегия. Если клетке хватает ресурсов на производство новых хромосом, она точно сможет сделать достаточно вирусных частиц. Но исследователям только предстоит проверить свое предположение.
Статья опубликована в журнале Frontiers in Microbiology
Источник: Полина Гребенкина nplus1.ru
