В бактериальных клетках обнаружены противовирусные нити: как это работает
Вирусы-бактериофаги — естественные враги микробов. В ходе эволюции бактерии разработали тонкий механизм борьбы с фагами. Но иммунные нити не способны полностью победить врагов, равно как и вирусам не удается уничтожить все бактерии поголовно. Неустойчивый баланс сил остается залогом эволюции в микромире.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Совместная исследовательская группа из Института биофизики Китайской академии наук и Пекинского технологического института раскрыла ключевой механизм, с помощью которого бактерии защищают себя от вирусной инфекции.
Исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, как циклические динуклеотиды (CDN), синтезируемые во время активации иммунного механизма антифаговой сигнальной системы (CBASS) на основе циклических олигонуклеотидов, запускают сборку эффекторов фосфолипазы. Эти структуры в форме филаментов (тонких нитей) и запускают последующий иммунный ответ, разрушая мембраны агрессоров.
CBASS является важнейшим врожденным механизмом противовирусной защиты бактерий, с основными эффекторными модулями, которые эволюционно сохраняются как в прокариотическом (безъядерные клетки), так и в эукариотическом (в клетках с ядром) иммунитете. Предыдущие исследования идентифицировали CDN как ключевые сигнальные молекулы, но точные молекулярные механизмы активации противовирусных эффекторов оставались неясными.
В качестве объекта исследования был взят CapE, типичный эффектор фосфолипазы в системе CBASS. Исследователи применили комплексный подход, сочетающий криоэлектронную микроскопию и рентгеновскую кристаллографию, чтобы определить его структуру в трех различных состояниях: неактивный димер, связанный с CDN комплекс высшего порядка и связанный с аналогом субстрата каталитический имитатор. Вместе эти структурные снимки отражают полный конформационный переход, лежащий в основе активации CapE.
Полученные данные показывают, что при связывании с CDN CapE претерпевает существенную структурную перестройку. Эта трансформация раскрывает его каталитический центр и способствует его полимеризации в упорядоченные нити. Эти нити служат активными платформами для расщепления фосфолипидов вирусной мембраны, обеспечивая быструю и надежную активацию бактериального иммунного ответа.
Дальнейшие эксперименты, включающие структурно-ориентированный мутагенез, подтвердили, что как образование филаментов, так и их ферментативная активность в равной степени необходимы для разрушения мембран в рамках программы CBASS. Иными словами, эффективный противовирусный иммунитет строится как минимум в два этапа.
Устанавливая прямую молекулярную связь между распознаванием CDN и активацией эффекторов, исследование предлагает унифицированную модель того, как CDN запускают иммунные реакции, нацеленные на разрушение мембран чужаков. Авторы подчеркивают, что образование филаментов является в целом консервативной стратегией в различных иммунных системах, работающей, вероятно, на протяжении сотен миллионов лет.
Недавно мы рассказали, как бактерии побуждают мушек-дрозофил терять страх и стыд и пускаться во все тяжкие.
Поделиться
