Встроенная иммунная защита бактерий может защитить промышленные культуры от вирусов

Исследование эволюции иммунной защиты показало, как можно создать промышленные бактерии, устойчивые к конкретным вирусным инфекциям. Работа опубликована в журнале Current Biology.

Бактерии используются в производстве сыра, йогурта, бумаги, биогаза и синтезе гормонов (например, инсулина). Вирусные инфекции (фаги) в таких культурах могут останавливать производство, нанося значительный финансовый ущерб.

Доктор Эдзе Вестра из Университета Эксетера отметил: "Наше исследование показывает, что именно риск заражения определяет тип используемой иммунной защиты. Этот естественный механизм можно использовать, чтобы наделить промышленные бактерии иммунитетом против вирусных атак".

В серии экспериментов бактерии подвергали воздействию фагов. Было обнаружено:

• При высокой концентрации одного штамма фага бактерии развивали постоянную защиту, модифицируя клеточную стенку. Этот необратимый механизм негативно сказывался на долгосрочном здоровье бактерий.
• При низкой концентрации того же фага включалась временная защита с помощью иммунного ответа CRISPR. Хотя активный CRISPR энергозатратен, в отсутствие вирусов он может оставаться неактивным. Его низкая "стоимость" поддержания мало влияет на здоровье бактерий, что идеально для коммерческого применения.

CRISPR работает, интегрируя генетическую информацию вируса в ДНК бактерии, создавая "базу данных" вирусных последовательностей. При последующей атаке эта система распознает и уничтожает геном вторгающегося вируса.

Практическое применение: подобно вакцине, бактерии можно "предварительно загрузить" CRISPR-иммунитетом против нескольких разных фагов. Это лучше для здоровья культуры, повышает выход продукта и защищает от целого ряда вирусов.

Исследование также указывает, что воздействие паразитов — ключевой фактор, определяющий эволюцию постоянной или индуцибельной (временной) защиты в природе.