Nowe badanie: wirusy przekształcają leniwe geny w narzędzia do walki o przewagę

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego odkryli, że pewne fragmenty DNA, które wcześniej uważano za elementy jedynie replikujące się bez korzyści dla gospodarza, odgrywają istotną rolę w konkurencji między wirusami. Te fragmenty DNA, znane jako „samolubne elementy genetyczne”, zapewniają swoim organizmom gospodarza przewagę w tej rywalizacji.

Kluczowe odkrycia:

• Introny mobilne, będące rodzajem samolubnego elementu genetycznego, są wykorzystywane przez bakteriofagi (wirusy atakujące bakterie) jako broń przeciwko innym wirusom.
• Te introny mobilne zakłócają zdolność konkurencyjnych bakteriofagów do rozmnażania się.
• To odkrycie ma znaczenie dla terapii fagowej, szczególnie w leczeniu infekcji bakteryjnych opornych na antybiotyki.

Badanie opublikowane w czasopiśmie Science dotyczyło jumbo fagów i sposobu, w jaki dwa fagi mogą jednocześnie infekować jedną komórkę bakteryjną. Naukowcy odkryli, że enzym zwany endonukleazą, powiązany z ruchomym intronem jednego z fagów, rozbija genom drugiego faga. W rezultacie konkurujący fag nie jest w stanie prawidłowo tworzyć i reprodukować swojego potomstwa.

„Jak pokazują badania Erica Birkholz, współautorki badania i doktorantki w Katedrze Biologii Molekularnej, samolubny gen po raz pierwszy przyczynił się do zwiększenia konkurencyjności swojego organizmu-gospodarza.”

Przed laty naukowcy zauważyli, że niektóre geny działają we własnym interesie, ale nie wiedzieli, jak wpływają one na przeżycie i rozmnażanie ich gospodarzy. Nowe badanie wyjaśnia, jak te geny oddziałują na ewolucję konkurencyjnych organizmów.

Te odkrycia mają znaczenie dla terapii fagowej, która polega na wykorzystaniu wirusów do leczenia infekcji bakteryjnych. Zrozumienie, jak różne fagi ze sobą oddziałują, może usprawnić tę metodę leczenia. Odkrycie, że niektóre fagi potrafią przewyższyć inne dzięki wykorzystaniu egoistycznych elementów genetycznych, wyjaśnia, dlaczego niektóre kombinacje fagowe nie działają zgodnie z oczekiwaniami.

Zobacz również:

Dzisiaj · 11:55

Przełomowe odkrycie genetyczne ujawnia tajemnice blokad umysłowych

„Udało nam się zrozumieć, jak działa ten mechanizm i dlaczego daje on przewagę na poziomie molekularnym” – powiedział Chase Morgan, student biologii oraz współautor badania. „Konflikt między samolubnymi elementami genetycznymi przekształca się w wojnę molekularną.”

Naukowcy sądzą, że zrozumienie mechanizmów tych interakcji może przyczynić się do opracowania lepszych terapii fagowych dla infekcji. Jest to szczególnie istotne dla pacjentów z takimi schorzeniami jak mukowiscydoza, którzy często borykają się z infekcjami bakteryjnymi.

Artykuł został napisany przez Birkholza, Morgana, Thomasa Laughlina, Rebeccę Lau, Amy Prichard, Sahanę Rangarajan, Gabrielle Mezę, Jinę Lee, Emily Armbruster, Siergieja Susłowa, Kita Pogliano, Justina Meyera, Elizabeth Villę, Kevina Corbetta i Joe Pogliano. Badania zostały sfinansowane przez Howard Hughes Medical Institute, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Narodową Fundację Nauki.

Profesorowie Kit i Joe Pogliano posiadają udziały w firmie Linnaeus Bioscience Inc. i otrzymują od niej wynagrodzenie.

Odkrycie, że samolubne elementy genetyczne mogą pomóc wirusom stać się bardziej konkurencyjnymi, to istotne osiągnięcie. Zmienia to nasze postrzeganie tych genów w ewolucji i otwiera nowe możliwości poprawy terapii fagowej przeciwko bakteriom opornym na antybiotyki.