В геномах даже компактных вирусов могут присутствовать паразитарные участки — эгоистичный генетический материал. Такие последовательности нуклеотидов, как правило, кодируют белки для имплантации в геном потомков хозяина. Американские микробиологи обнаружили, что у некоторых бактериофагов такие включения выполняют важную и полезную функцию: они занимаются воспроизводством в дочерней ДНК и мешают размножению конкурентов вируса-хозяина.
Фаготерапия — перспективный метод лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам, с помощью бактериофагов — вирусов, атакующих бактерии. Терапия обычно проводится не одним фагом, а «коктейлем», состав которого подбирают для достижения максимальной эффективности.
Исследователи из Америки изучали эту проблему, используя в качестве объекта гигантские бактериофаги. ΦPA3 и ΦKZДжамбо-фаги, применяемые при лечении инфекций, сопровождающих муковисцидоз, размножались в синегнойной палочке по отдельности с сопоставимой эффективностью. ΦKZ переставали правильно собираться.
Причина оказалась в самонаводящейся эндонуклеазе (homing endonuclease) gp210Её отличает максимальная выраженность эгоизма генетического материала. Пока что вирусный агент ΦPA3 размножается в пораженной клетке один.
Эндонуклеазу gp21Нуль кодирует интрон — участок ДНК между вырабатываемыми фрагментами «основного» генома. После кодирования эта самонаводящаяся эндонуклеаза встраивает себя в новую ДНК бактериофага. ΦPA3Секвенция нуклеотидов, выполняющая функцию кодирования самой себя.
Ситуация существенно трансформируется, когда речь идет о бактериофаге. ΦPA3 находится в среде, где присутствует его конкурент ΦKZ. Тогда gp210Она выполняет задачу собственного воспроизводства по привычной схеме, а также атакует геном бактериофага-конкурента. В его геном она не может успешно встроить свою последовательность нуклеотидов, но всё равно разрезает ДНК в месте, где расположены ключевые для размножения. ΦKZ гены.
В результате ΦPA3Обладает большим преимуществом и стремительно вытесняет остальных бактериофагов из популяции заражённых бактерий.
Новая научная работа указывает направление дальнейших исследований совместимости бактериофагов для терапии. Она также важна для понимания эволюции вирусов — «эгоистичный генетический материал» может играть заметную роль в этом непрерывном процессе. Открытие американских биологов может быть полезно не только при изучении бактериофагов, так как паразитные фрагменты генома присутствуют в ДНК и РНК самых разных организмов.
Исследование с описанием открытия опубликовано в рецензируемом журнале Science, в открытом доступе находится только препринтСоздателями этого являются сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего из Соединённых Штатов Америки.