Wirusy przekształcają obce geny w narzędzia do walki z innymi wirusami

WarsawWirusy wykorzystują niektóre geny jako narzędzia, jak wynika z nowego badania przeprowadzonego przez Uniwersytet Kalifornijski w San Diego. W przeszłości naukowcy pomijali pewne fragmenty DNA w genomach, ponieważ wydawały się nieistotne dla przetrwania. Te fragmenty DNA, nazywane „samolubnymi elementami genetycznymi,” wydawały się istnieć tylko po to, aby tworzyć więcej własnych kopii, nie przynosząc korzyści swoim gospodarzom.

Naukowcy z Wydziału Nauk Biologicznych odkryli nowe dowody na to, że elementy DNA mogą nie być wyłącznie egoistyczne. Opublikowane w czasopiśmie „Science” badanie dotyczyło elementów genetycznych w bakteriofagach, które są najbardziej powszechnymi wirusami na Ziemi. Uczeni odkryli, że te elementy, nazywane "mobilnymi intronami", umożliwiają wirusom skuteczniejszą rywalizację z innymi wirusami.

Kluczowe wyniki badania wskazują na:

• Mobilne introny zakłócają zdolność konkurencyjnych fagów do reprodukcji.
• Ta przewaga jest widoczna u fagów współzakażających jedną komórkę bakterii.
• Enzym zwany endonukleazą przecina DNA konkurencyjnych fagów.
• Endonukleaza sabotuje zdolność konkurentów do tworzenia potomstwa i rozmnażania się.

Erica Birkholz, badaczka na poziomie postdoktoranckim i współautorka badania, stwierdziła, że po raz pierwszy pokazano, że element genetyczny może przynosić korzyść organizmowi gospodarza. Elementy te nie zawsze są całkowicie samolubne, a to odkrycie pomoże nam zrozumieć, jak genomy ewoluują w różnych formach życia.

Kilka lat temu naukowcy zauważyli elementy genetyczne, które wydawały się egoistyczne, ale nie mogli zrozumieć ich roli w przeżyciu i reprodukcji. W nowym badaniu naukowcy przyjrzeli się, jak dwa wirusy infekują tę samą komórkę bakteryjną i konkurują ze sobą. Odkryli, że jeden wirus używa enzymu do przecięcia ważnego genu w genomie drugiego wirusa. To cięcie utrudnia drugiemu wirusowi reprodukcję.

Zobacz również:

Dzisiaj · 02:08

Dawne matki zastępcze: siła i wpływ kobiet

„To enzym z faga daje mu przewagę” – powiedział Birkholz. Odkrycie to jest istotne w kontekście rywalizacji wirusów. „Teraz znamy mechanizm jego działania na poziomie molekularnym” – stwierdził Chase Morgan, student biologii i współautor publikacji. „To prowadzi do konfliktu na poziomie molekularnym.”

Wyniki mają znaczenie, ponieważ wirusy bakteriofagowe są stosowane w leczeniu infekcji, które nie reagują na antybiotyki. Lekarze używają mieszanek różnych fagów do zwalczania tych infekcji. Nowe informacje mogą pomóc ulepszyć te terapie. Zrozumienie, że niektóre fagi zawierają samolubne elementy genetyczne, może pomóc naukowcom zidentyfikować przyczyny, dla których niektóre mieszanki fagów nie działają zgodnie z oczekiwaniami.

Profesor Joe Pogliano z Wydziału Nauk Biologicznych wyraził, że badane bakteriofagi mogą być pomocne pacjentom z infekcjami bakteryjnymi związanymi z mukowiscydozą. Poznanie mechanizmu konkurencji między tymi bakteriofagami przyczyni się do udoskonalenia terapii fagowej.

Artykuł został napisany przez Ericę Birkholz, Chase’a Morgana, Thomasa Laughlina, Rebeccę Lau, Amy Prichard, Sahanę Rangarajan, Gabrielle Meza, Jinę Lee, Emily Armbruster, Siergieja Suslova, Kita Pogliano, Justina Meyera, Elizabeth Villę, Kevina Corbetta oraz Joe Pogliano. Badanie było wspierane finansowo przez Howard Hughes Medical Institute, Narodowe Instytuty Zdrowia i Narodową Fundację Nauki. Profesorowie Kit i Joe Pogliano mają udziały finansowe w firmie Linnaeus Bioscience Inc. i czerpią z niej dochód.