бактериофаги

Долгое время бактериофаги, то есть вирусы, поражающие бактерий, считались примитивными биологическими машинами, способными лишь на выполнение узких команд. Однако вирусы научились взламывать системы связи конкурентов, подсовывая им фальшивые химические сигналы.

Как только вирус проникает внутрь бактерии, он оказывается на перепутье. Он может выбрать агрессивный сценарий в виде лизиса: подчинить себе ресурсы клетки, наработать тысячи своих копий и разорвать хозяина изнутри. А может пойти по пути лизогении: встроить свой генетический код в ДНК бактерии и впасть в спячку, ожидая лучших времен и размножаясь вместе с делением хозяина. Чтобы принять решение, какому пути следовать, вирус ориентируется на сигналы своих сородичей — фагов.

Фаги общаются с помощью специальных пептидов системы Arbitrium. Фаг оставляет в среде молекулярный след каждый раз, когда заражает клетку. Если пептидов вокруг мало, вирус понимает: бактерий еще много, можно смело атаковать и разрушать. Но если концентрация сигналов зашкаливает, то безопаснее переждать кризис в спящем режиме.

Именно в этой программе команда исследователей из Эксетерского университета обнаружила уязвимость. Оказалось, что фаги способны производить пептиды, которые имитируют сигналы совершенно других видов вирусов-конкурентов.

Представим, что в одну бактериальную среду попадают два разных фага. Первый начинает выделять поддельные пептиды, настроенные на рецепторы второго. Второй фаг, уловив этот сигнал, «слышит», что популяция его сородичей якобы уже уничтожила большинство бактерий; впадает в панику и преждевременно уходит в спячку. Конкурент нейтрализован, бактерия остается целой, а первый фаг получает доступ к ресурсам, беспрепятственно размножаясь и распространяя свое потомство.

В одной клетке могут находится несколько вирусов, которые общаются химическими сигналами (Источник: Gemini)

Как отмечают исследователи, открытие заставляет нас полностью пересмотреть взгляд на вирусную коммуникацию. То, что казалось мирным обменом информацией, оказалось изощренным инструментом манипуляции. Эта молекулярная битва объясняет одну из давних эволюционных загадок. Ученые давно удивлялись, почему системы Arbitrium у фагов так быстро мутируют и диверсифицируются. Теперь ответ очевиден, что это аналог гонки вооружений. Вирусам приходится постоянно менять молекулярные сигналы, чтобы их не взломали соседи, в то время как конкуренты учатся их подделывать. Постоянный горизонтальный обмен генами между фагами — это попытка обновить свою систему безопасности.

Сегодня, когда мир стоит на пороге кризиса антибиотикорезистентности, медицина возлагает огромные надежды на лечение суперинфекций с помощью вирусов. Врачи часто используют коктейли из нескольких видов фагов, чтобы убить стойкую бактерию. Но исследование предупреждает, что если смешать в одном препарате несовместимые вирусы, они могут просто усыпить друг друга ложными сигналами, оставив бактерию-возбудителя в живых.

В то же время, расшифровав этот язык вирусного обмана, мы получаем в руки и оружие. Если научиться синтезировать эти усыпляющие пептиды, мы сможем локально останавливать размножение опасных вирусов, отправляя, или защищать полезные фаги в нашем микробиоме от атак конкурентов.