Белок-трансформер защищает бактерии от захватчиков

Бактерии, как и другие организмы, должны отличать свои собственные молекулы от чужеродных, чтобы избежать "дружественного огня" со стороны иммунной системы. Новое исследование ученых из Рокфеллеровского университета раскрывает стратегию, которую используют бактерии для такой дискриминации.

Уникальная линия защиты

Один из способов защиты бактерий — система CRISPR-Cas. При атаке патогена бактерия копирует и сохраняет фрагмент ДНК захватчика (спейсер), что помогает распознать его в будущем. При повторном обнаружении ферменты Cas разрушают ДНК захватчика.

Профессор Шиксин Лю заинтересовался менее изученной системой — Type III. В отличие от других, она способна распознавать не только точную последовательность захватчика, но и её мутировавшие варианты.

"Для других систем единичная мутация в целевой последовательности обычно приводит к потере иммунитета. Но системы Type III, которые используют фермент Cas10, могут быть эффективны даже при множественных мутациях в мишени", — говорит Лю.

Избегая дружественного огня

Используя микроскопию одиночных молекул, исследователи изучили, как Cas10 взаимодействует с разными типами РНК.

• При встрече с чужеродной РНК структура фермента Cas10 принимала новые формы, периодически переходя в активные состояния, которые наделяли его способностью разрушать ДНК.
• При встрече со "своей" РНК фермент Cas10 блокировался в неактивной конформации, что предотвращало разрезание ДНК.

"Мы не хотим, чтобы Cas10 случайно расщеплял ДНК. Его активность должна регулироваться. И похоже, что фермент работает только тогда, когда разблокируется из своей неактивной конфигурации", — объясняет Лю.

Исследователи также обнаружили, что при контакте с мутировавшей вражеской РНК Cas10 мог принять лишь ограниченное число активных форм. По мере снижения гибкости фермента ослабевал и иммунный ответ бактерии.

"Эти результаты показывают, что иммунитет — не бинарная вещь. Скорее, сила иммунитета постепенно меняется по мере мутации чужеродной РНК", — отмечает Лю.

Исследование помогает объяснить уникальные стратегии нацеливания систем Type III и вносит вклад в понимание того, как CRISPR-Cas иммунитет влияет на эволюцию бактерий.