Бактериофаги, вирусы, поражающие бактерии, разработали разнообразные приспособления для существования внутри клеток. Джамбо-фаги отличаются своими огромными размерами — как частицы вируса, так и генома. «Слоны» среди вирусов даже сформировали структуру, напоминающую ядро эукариот, где хранится генетический материал. Авторы статьи в Nature выяснили, как такое «ядро» заимствует из цитоплазмы бактерии нужные вирусу белки.
Вирусы представляют собой угрозу не только человеку, животным и растениям. Множество из них поражает прокариотические организмы, такие как бактерии и архей. Внутриклеточных паразитов этих организмов называют «бактериофагами» или просто фагами.
За много веков совместного развития сформировалось… бактерий Хорошо приспособлены к своим бактериофагам, и наоборот. Такая «гонка вооружений» привела к появлению множества уникальных молекулярных адаптаций, которые учёные только начинают изучать.
Недавно биологам удалось обнаружить необычную группу вирусов бактерий — джамбо-бактериофагов. Более литературно термин можно перевести как «фаги-слоны» или «XXL-бактериофаги». Кроме очень крупных вирусных частиц (вирионов) джамбо-фаги примечательны огромными геномами — свыше 200 тысяч пар нуклеотидов, а у некоторых даже в несколько раз больше.
Кроме гигантизма, у этих вирусов есть особые черты, которых нет у остальных. Например, бактериофаги группы ФKZ обладают структурой, напоминающей ядро, где сохранен генетический материал. ДНК От расщепления бактериальными ферментами, рестриктазами, предназначенными для нейтрализации нежелательных гостей.
Вирусы не обладают клеточной организацией, а оформленное ядро как «отсек» для ДНК приобрели лишь эукариотические клетки. У бактерий геном в виде кольцевой ДНК (нуклеоид) размещается в цитоплазме.
Ядро эукариот нуждается в упорядоченной системе транспортировки молекул. Как же функционирует и регулируется «вирусное ядро» у джамбо-бактериофагов? Авторы решили эту проблему. статьи в лидирующем научном журнале Nature.
Исследователи применили управляемую эволюцию бактериофагов для ограничения или прекращения импорта определённых белков в их «ядро». В результате они обнаружили систему, регулирующую транспорт через границы этой уникальной структуры. Авторы описали пять эволюционно консервативных белковых факторов (Imp1-Imp5), используемых для импорта шести белков (Nlp1-Nlp4, Imp2 и TopA). Пять из этих белков транспортируются с помощью одного и того же фрагмента фактора Imp1 (также известного как gp69), который появляется на ранней стадии инфекции в формирующейся ядроподобной структуре джамбо-фагов.
Вместе с белком Imp1 (gp69) функционирует белок Imp6 (gp67), которые оба кодируются в одном гене вируса. геномаДля перемещения в «ядро» фага отдельных молекул, таких как, например, топоизомераза TopA, разделяющая ДНК, требуется белок Imp3 (gp59). Он помогает действию первого фактора — Imp1 (gp69).
Работа показывает, что при кажущейся простоте бактериофаги могут использовать очень сложные молекулярные механизмы, близкие к тем, что приобрели клетки с самым высоким уровнем организации — эукариотические. Результаты могут стать дополнительным аргументом гипотезы происхождения клеточного ядра от «вирусной фабрики» — замкнутой структуры в зараженной клетке, которую вирус создает для копирования себя.