JISME: Ученые впервые наблюдали сцепление двух вирусов

Никто до сих пор не видел, как один вирус цепляется за другой вирус, пока аномальные результаты секвенирования не направили команду UMBC в кроличью нору, которая привела к первому в своем роде открытию.

Известно, что некоторые вирусы, называемые сателлитами, для завершения своего жизненного цикла зависят не только от организма-хозяина, но и от другого вируса, известного как «помощник», — объясняет Иван Эрилл, профессор биологических наук.

Вирус-сателлит нуждается в помощнике либо для создания своего капсида — защитной оболочки, в которой заключен генетический материал вируса, либо для помощи в репликации его ДНК. Такие взаимоотношения вирусов требуют, чтобы вирус-спутник и вирус-помощник хотя бы временно находились рядом друг с другом, однако до сих пор не было известно ни одного случая, когда вирус-спутник действительно прикреплялся бы к вирусу-помощнику.

В работе, опубликованной в Journal of the International Society of Microbial Ecology, команда UMBC и коллеги из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (WashU) впервые описали наблюдение, как бактериофаг-спутник (вирус, заражающий бактериальные клетки) последовательно прикрепляется к бактериофагу-помощнику на его «шее» — в месте соединения капсида с хвостом вируса.

На детальных электронно-микроскопических снимках, сделанных Тагиде деКарвальо, помощником директора Core Facilities Колледжа естественных и математических наук и первым автором новой работы, 80 процентов (40 из 50) бактериофагов-помощников имели спутник, прикрепленный к шейке. У некоторых из тех, кто не имел спутника, на шее присутствовали остатки усиков спутника. Эрилл, старший автор работы, описывает их как «следы укусов».

Когда я увидел это, я просто не мог поверить, — говорит-де Карвальо.

Никто никогда не видел, чтобы бактериофаг — или любой другой вирус — прикреплялся к другому вирусу.

Долгосрочные отношения между вирусами

После первых наблюдений Элиа Масколо, аспирант исследовательской группы Эрилла и соавтор статьи, проанализировал геномы вирусов-сателлитов, вирусов-помощников и вирусов-хозяев, что позволило получить дополнительные сведения об этих невиданных ранее взаимоотношениях вирусов. Большинство вирусов-сателлитов содержат ген, который позволяет им интегрироваться в генетический материал клетки-хозяина после попадания в нее. С этого момента сателлит может размножаться каждый раз, когда в клетку попадает помощник. При делении клетка-хозяин также копирует ДНК спутника вместе со своей собственной.

Образец бактериофага из Университета WashU также содержал помощника и спутника. Сателлит из WashU имеет ген интеграции и не прикрепляется непосредственно к своему хелперу, что напоминает ранее наблюдавшиеся системы сателлит-хелпер.

Однако сателлит из образца UMBC, названный студентами, выделившими его, MiniFlayer, является первым известным случаем сателлита, не имеющего гена интеграции. Поскольку спутник не может интегрироваться в ДНК клетки-хозяина, для выживания он должен находиться рядом со своим помощником, названным MindFlayer, каждый раз, когда попадает в клетку-хозяина.

Несмотря на то, что команда не смогла напрямую доказать это объяснение, «прикрепление теперь имеет полный смысл, — говорит Эрилл, — потому что иначе как вы сможете гарантировать, что войдете в клетку в одно и то же время?

Дополнительный биоинформационный анализ, проведенный Масколо и Джулией Лопес-Перес, еще одной аспиранткой, работающей с Эриллом, показал, что MindFlayer и MiniFlayer коэволюционировали в течение длительного времени.

Этот спутник настраивался и оптимизировал свой геном для связи с помощником в течение, я бы сказал, по меньшей мере 100 млн лет, — говорит Эрилл, и это говорит о том, что, возможно, существует еще много случаев такого рода взаимоотношений, ожидающих своего открытия.

Заражение или открытие?

Это новаторское открытие можно было легко пропустить. Проект начинался как обычный семестр в рамках программы SEA-PHAGES — исследовательской программы, в ходе которой студенты выделяют бактериофаги из образцов окружающей среды, отправляют их на секвенирование, а затем используют инструменты биоинформатики для анализа полученных результатов. Когда лаборатория секвенирования Питтсбургского университета сообщила о загрязнении образца из UMBC, который должен был содержать фаг MindFlayer, путешествие началось.

Образец содержал одну большую последовательность: ожидаемый фаг. Но вместо того, чтобы найти только ее, мы обнаружили еще и небольшую последовательность, которая не совпадала ни с чем из того, что мы знали, — говорит Эрилл.

Вместе со Стивеном Карузо, главным преподавателем биологических наук, он является одним из руководителей программы SEA-PHAGES, так называемой «Охотники за фагами» в UMBC. Карузо повторил выделение, отправил его на секвенирование и получил идентичные результаты.

Тогда команда привлекла деКарвальо, чтобы получить представление о происходящем с помощью трансмиссионного электронного микроскопа (ТЭМ) в центре визуализации Кита Р. Портера (KPIF) при UMBC. Без этих снимков открытие было бы невозможным.

Не все имеют в своем распоряжении ТЭМ. Но благодаря приборам, имеющимся в KPIF, — говорит-де Карвальо, — я могу проследить за некоторыми из этих наблюдений и подтвердить их с помощью изображений. Есть элементы открытий, которые мы можем сделать только с помощью ТЕМ.

Открытие команды закладывает основу для дальнейшей работы по выяснению того, как прикрепляется спутник, насколько распространено это явление и многое другое.

Возможно, многие бактериофаги, которые люди считали зараженными, на самом деле являются системами-спутниками, — говорит деКарвальо, — и теперь, благодаря этой работе, люди смогут распознать больше таких систем.

02.11.2023


Подписаться в Telegram



Здоровье

Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни

Нервная анорексия поражает как мужчин, та...

Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы
Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы

Исследователи из Калифорнийского универси...

ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных
ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных

Многие недоношенные дети нуждаются в меха...

Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова
Neuropsychologia: Как эмоции помогают людям с афазией подбирать слова

Людям с афазией труднее придумать слова, ...

eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника
eGastroenterology: Точная медицина нейтрализует воспалительные болезни кишечника

Распространенность воспалительных заболеваний ...

Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши
Virology: Ученые создали белок рецептора COVID в клетках мыши

Группа ученых из Брукхейвенской националь...

Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК
Nucleic Acids Research: Ученые открыли ключевые этапы восстановления ДНК

Изучая социальную мобильность в современн...

Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие
Ученые нашли ген, отсутствие которого вызывает бесплодие

Мыши, у которых отсутствует определенный ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Optica Quantum: Ученые разработали новый метод определения квантовых состояний
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса