Бактериофаги доставляют белки, необходимые для репликации собственных геномов

Исследователи LMU впервые продемонстрировали, что бактериофаги (вирусы бактерий) несут генетические инструкции для белков, которые опосредуют транспорт их ДНК к специализированным сайтам репликации в клетке-хозяине.

Работа, проведенная под руководством профессора микробиологии LMU Марка Брамкампа и профессора Юлии Фрунцке из Исследовательского центра Юлиха, показывает, что некоторые бактериофаги доставляют в клетки-хозяева определенные белки, необходимые для оптимальной репликации их собственных геномов, если у тех таких белков нет. Новые результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

«Мы впервые показали, как профаг (вирусная ДНК, интегрированная в геном хозяина при предыдущей инфекции) организует собственный транспорт к сайту репликации, когда его индуцируют к самовырезанию из бактериальной хромосомы», — объясняет Марк Брамкамп.

Бактериальные клетки не имеют ядра, но в последние годы стало ясно, что некоторые виды бактерий обладают цитоскелетом, состоящим из белка, родственного актину эукариот. Брамкамп, Фрунцке и их коллеги показали, что актин-подобный белок играет роль в репликации ДНК бактериофага, обнаруженного в коринебактерии.

Шагая по рельсам

Объектом исследования LMU стала Corynebacterium glutamicum, у которой нет цитоскелета. «Однако мы обнаружили, что интегрированный профаг содержит ген актин-подобного структурного белка, и предположили, что он может быть задействован во внутриклеточном транспорте вирусной ДНК», — говорит Брамкамп. Вирус сам несет в своем «багаже» инструменты для построения внутриклеточной транспортной системы.

Исследователи выяснили молекулярный механизм транспорта вирусной ДНК. Генетические инструкции для производства актин-подобного белка находятся в гене, который они назвали AlpC. «Это один из первых вирусных генов, транскрибируемых при экспериментальной реактивации интегрированного профага», — говорит Брамкамп.

Реактивация приводит к вырезанию вирусной ДНК, которая затем связывается с адаптерным белком AlpA. Этот комплекс, в свою очередь, присоединяется к актин-подобным филаментам, состоящим из AlpC. «Вирусная ДНК затем движется вдоль филамента от одной субъединицы AlpC к другой, как кто-то, шагающий по дорожке», — объясняет Брамкамп. Адаптерный белок отвечает за контроль динамики филаментов. «Результирующие циклы сборки и разборки филаментов определяют направление движения их груза — ДНК». Пунктом назначения вирусной ДНК, скорее всего, является клеточная мембрана, где затем происходят репликация и сборка вируса.

«Наша работа впервые показывает, что взаимодействие между вирусами и цитоскелетом является эволюционно древним процессом», — отмечает Брамкамп. «Возможно даже, что бактерии, имеющие собственный актин-подобный цитоскелет, изначально получили необходимые гены от вирусов». Исследователи теперь хотят изучить другие фаги, чтобы больше узнать о том, как работает внутриклеточный транспорт в инфицированных вирусами бактериях.