Говорите ли езика на вирусите? Фаги са засечени да изпращат химически съобщения

Вирус, който заразява бактерии, се ослушва за съобщения от своите роднини и решава как да атакува своите гостоприемници.

Вируси, наричени бактериофаги, похищават бактерии и ги използват за произвеждане на повече свои копия. Сега изследователите са открили, че те също могат и да общуват. Credit: Animated Healthcare Ltd./SPL
Вируси, наричени бактериофаги, похищават бактерии и ги използват за произвеждане на повече свои копия. Сега изследователите са открили, че те също могат и да общуват. Credit: Animated Healthcare Ltd./SPL

Вирусите усещат химическите сигнали, оставени от предците им, така че те могат да решат дали да убият или просто да заразят своите домакини.

Откритието – при вируси, които атакуват бактерии от род Bacillus, за първи път е открита какъвто и да е тип вирусна комуникационна система. Но изследователите казват, че много други вируси биха могли да общуват помежду си чрез собствените си молекулни езици – може би дори вируси, отговорни за човешките болести. Ако случаят е такъв, учените може би са намерили нов начин да нарушат вирусните атаки.

Тайният вирусен код е забелязан от екип, ръководен от Ротем Сорик – микробен генетик от Weizmann Institute of Science в Реховот, Израел. Техните резултати са публикувани в Nature на 18 януари.

„Това ще бъде една от онези трансформиращи статии“, казва микробиологът Марта Клоки, която изучава вируси, инфектиращи бактериите (известни като бактериофаги или фаги) в университета в Лестър, Великобритания.


РЕКЛАМА:

***

Инфекциозни сигнали

Екипът на Сорик търсел доказателства, че бактерия, наречена Bacillus subtilis, може да предупреждава други бактерии за фаги. Изследователите знаели, че бактериите говорят с братята си чрез секреция и долавяне на масив от химикали. Това явление, наречено кворум сенсинг, позволява на бактериите да коригират поведението според броя на другите бактерии наоколо. Така например, бактериите използват кворум сенсинга, за да решат дали да се делят или кога да стартира инфекция.

Вместо това, екипът за своя изненада открил, че един вирусен нашественик на  бактериите от изследвания род – фаг, наречен phi3T – произвежда химикал, който оказва влияние върху поведението на други вируси.

Някои фаги могат да инфектират клетки по два различни начина. Обикновено те похищават клетките-гостоприемници и се размножават, докато домакинът не се спука и не умре. Понякога, обаче, фагите вмъкват свой собствен генетичен материал в генома на гостоприемника, а след това остават латентни, докато някакъв стимул не ги накара да се събудят и да се размножат по-късно.

Новооткритата вирусна комуникационна система променя начина, по който phi3T заразява.

Екипът първо инжектира phi3T в колба с бактерии Bacillus subtilis, и установява, че вирусът е склонен да убива бактериите. След това филтрира съдържанието на колбата за отстраняване на бактериите и вирусите, но запазвайки малки протеини, и подава тази „кондиционирана среда“ на нова култура от бактерии и фаги. Това променило реакцията на фага: сега по-скоро вмъквал своя геном в бактерията, вместо да я убие. Екипът именува мистериозната молекулата, за която подозира, че е отговорна – „arbitrium“ (от латинската дума за решение) и започва да я проучва.

„Дразнещо добър“

След две и половина години на търсене, Сорик и завършилият студент Зоар Ерез открили, че арбитриумът е къс вирусен протеин, който се просмуква от заразените бактерии след смъртта. Когато нивата на арбитриум се повишат – след смъртта на голям брой клетки – бактериофагите спират избиването на останалите бактерии и се оттеглят да лежат в латентно състояние в бактериалните геноми. Сорик, Ерез и колегите им идентифицират два допълнителни phi3T протеина, които измерват нивата на арбитриум и след това влияят на естеството на последващи инфекции.

„Има доста смисъл“, казва Питър Файнран, микробен генетик от университета на Отаго в Дънидин, Нова Зеландия. „Ако фаг изтича от своя гостоприемник, ще се опита да ограничи унищожението, и вместо това да седне спокойно и да чака домакинът да възстанови растежа си.“

„Новата работа е „дразнещо добра“, казва Клоки. „Мислила съм да проведа тези експерименти, за да видя дали има нещо в хранителните среди.“ Тя очаква и други биолози да открият подобни комуникационни системи. Екипът на Сорик е открил повече от 100 различни арбитриум-подобни системи, повечето от тях в геномите на други вируси по Bacillus . „Фагите излъчват на различни честоти. Те говорят на различни езици и могат да чуят само езика, който говорят“, добавя той.

Той дори се чуди дали вирусите, които инфектират по-сложни организми, като хора, могат да общуват един с друг. ХИВ и херпес вирусите могат да предизвикат както активни, така и латентни инфекции, отбелязва той. „Ако имате молекула, която може да накара вирусите да минат в пълна латентност, това би било много добро лекарство.“

Превод: Гергана Димитрова

Източник: Nature


Европейска нощ на учените 2022 г.: