Здесь рождаются новости.

Вирусы колоссальных размеров охотятся на кишечные бактерии человека

Вирусы являются чумой бактерий так же, как грипп является чумой людей. Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Калифорнийского университ

Вирусы являются чумой бактерий так же, как грипп является чумой людей.

Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Калифорнийского университета в Беркли, некоторые из самых крупных вирусов или так называемых бактериофагов, обнаруженных в кишечнике человека, периодически уничтожают бактерии.

Эти «мегафаги», геномы которых примерно в 10 раз больше, чем у среднего фага, и в два раза больше, чем у любого другого фага, ранее обнаруженного у людей, были найдены в кишечном тракте человека. Однако речь идет только о тех людях, которые употребляют незападную и нежирную пищу с высоким содержанием клетчатки.

Интересен тот факт, что они также были обнаружены в кишках павианов и свиней, показывая, что фаги, несущие гены, влияющие на здоровье человека, могут перемещаться между людьми и животными и, возможно, переносить болезни.

«В настоящее время известно, что фаг несет в себе гены, вызывающие болезни и кодирующие устойчивость к антибиотикам. Движение мегафагов наряду с перемещением бактерий-хозяев повышает вероятность того, что болезнь может передаваться между животными и людьми. К тому же мегафаги обладают гораздо большими возможностями в этом процессе», – отметила Джилл Бэнфилд, которая возглавляет инициативу Института инновационной геномики по микробиологии и является профессором в Калифорнийском университете в области наук о Земле и планетологии, а также в области экологических наук, политики и управления.

А поскольку мегафаги, которые большинство биологов не считают «живыми», обладают более крупными размерами, чем бактерии, то они стирают грань между тем, что является живым, а что нет.

Бэнфилд и ее коллеги опубликовали результаты своего исследования 28 января в журнале Nature Microbiology.

Фаги и CRISPR

Бэнфилд можно считать пионером в метагеномном секвенировании, то есть в одновременном секвенировании всех генов каждого организма в определенном сообществе. Она и ее коллеги восстанавливают геномы каждого существа в сообществе, часто обнаруживая микробы, которых раньше никогда не видели. Исследуя микробные сообщества в шахтах, гейзерах, человеческом кишечном тракте и глубоко под землей, они обнаружили так много новых микробов, что им пришлось пересмотреть существующее древо жизни, чтобы приспособить их к нему.

В процессе исследования они нашли много генов бактериофага, поскольку фаги формально известны нам. Фактически, кластер CRISPR (система адаптивного иммунитета), обнаруженный у некоторых бактерий, представляет собой резервуар фрагментов генома фага, который они хранят, чтобы помнить о предыдущих инфекциях фага – это позволяет им быстро отражать последующие инфекции. Белок Cas9, мобилизованный этими бактериями для обнаружения и уничтожения вирусных захватчиков, был преобразован учеными из Калифорнийского университета в Беркли и Венского университета в мощный инструмент CRISPR-Cas9, который произвел революцию в биологии и создал новую область в генной терапии.

При секвенировании кишечных бактерий у людей в Бангладеше в рамках исследования, проведенного Джоанн Сантини из Университетского колледжа Лондона с целью изучения воздействия испорченной мышьяком воды на кишечную флору, Бэнфилд идентифицировала эти самые мегафаги. После того как исследовательница собрала все их геномы, она увидела, что все они были в 10 раз больше, чем средний фаг, встречающийся в других микробиомах. Чтобы вместить раздутые геномы, эти фаги заполучили огромную оболочку, называемую капсидом – ее размер варьируется от 200 до 300 нанометров.

Она и ее коллеги обнаружили кластер CRISPR в одном типе бактерий – Превотелла, который содержал фрагменты ДНК мегафагов. Это позволило им предположить, что мегафаг охотится в основном на превотеллу. Эти бактерии редко встречаются у людей, придерживающихся западной диеты с большим количеством мяса, жира и сахара.

По словам соавтора исследования Джоан Сантини, превотелла также связана с инфекциями верхних дыхательных путей и широко распространена при заболеваниях пародонта. Это означает, что новый мегафаг может помочь в создании новых методов лечения инфекций, вызванных превотеллой.

Микробиомы охотников-собирателей

Бэнфилд и ее команда назвали группу мегафагов «Лак-фаг» в честь района Бангладеш, где их впервые обнаружили – Лаксам Упазила. Впоследствии одна из авторов научной работы Одра Девото обнаружила лак-фаги в кишечных микробиомах охотников-собирателей племени Хадза в Танзании, двух отдельных социальных группах бабуинов, которые изучались в Кении, и свиней датских ферм.

«Лак-фаги у свиней более тесно связаны с аналогичными фагами у людей, чем у бабуинов, поэтому вполне вероятно, что они перемещаются через когорты животных. Мы подозреваем, что превотелла и лак-фаг были довольно недавно приобретены бабуинами, потому что у них очень маленькая устойчивость к ним, и они широко распространены среди них», – отметила Бэнфилд.

Известно, что фаги несут гены, которые усугубляют многие болезни человека. Например, некоторые из них могут закодировать токсины ботулизма, холеры и дифтерии, что значительно ухудшает симптомы у пациентов. Одна из целей Бэнфилд – увидеть, как популяции фагов и бактерий, на которых они охотятся в кишечнике, меняются со временем и в зависимости от диеты, и как это влияет на здоровье.

У четырех человек команда обнаружила изменение уровней фагов и превотеллы с течением времени, что указывает на наличие постоянного цикла, в котором растущие популяции фагов сокращают численность бактерий, а затем происходит снижение количества фагов, что позволяет превотелле восстановить свою популяцию.

Бэнфилд полагает, что у мегафагов имеются более крупные геномы для производства белков, необходимых им для предотвращения вмешательства бактерии-хозяина в усилия фага по созданию большего количества копий самого себя. Этот процесс занимает больше времени из-за более крупного генома.

Бэнфилд сейчас ищет мегафаги в других метагеномных базах данных, надеясь узнать больше информации о том, как они работают и имеются ли в них интересные и потенциально полезные белки.

Новости по теме:

  1. Ученые обнаружили «магнитную» память у речных угрей
  2. Ученые обнаружили, что люди начали перемещаться через Средиземное море раньше, чем предполагалось
  3. Lamborghini Urus обставил Porsche 911 GT2 RS на Нюрбургринге
  4. Chevrolet Corvette C8 2020 схлестнулся с Corvette C7 2019

Новости партнёров: