Бактериофаг-спутник был будто привязан к своему помощнику в области его «шеи» — между капсидом и хвостом вируса.
- Источник:
Tagide deCarvalho / UMBC
Биологи из Университета Мэриленда и Университета Вашингтона в Сент-Луисе впервые в истории за вирусом, который присоединяется к другому вирусу. В своем в журнале Международного общества микробной экологии ученые описывают, как бактериофаг-спутник цеплялся за «шею» своего бактериофага-помощника. А у вирусов, у которых таких «вампиров» не было, наблюдались следы, похожие на укус. Специалисты предполагают, что этому механизму сотни миллионов лет, однако открыт он был только сейчас и почти случайно.
По словам команды, открытие и теперь можно было легко пропустить. Все началось со студентов университета, которые просто участвовали в учебной программе: выделяли бактериофагов из окружающей среды и отправляли их на секвенирование. Однако, когда из лаборатории пришел странный ответ, что образец «загрязнен» (кроме ожидаемого фага, в нем было еще что-то), началось расследование.
Кто такие бактериофаги
Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии. Известно, что среди них есть фаги-спутники и фаги-помощники: первым, сателлитам, нужен помощник для построения капсида (защитной оболочки) или для репликации своей ДНК (самовоспроизведения). Как объясняют эксперты, спутник использует белки помощника, чтобы размножаться внутри клетки-хозяина. Для этого двум бактериофагам надо находиться поблизости друг от друга. Но ранее не было известно ни одного случая присоединения спутника к помощнику.
С помощью мощного трансмиссионного (просвечивающего) электронного микроскопа ученые сделали снимки и увидели, что бактериофаг-спутник действительно был будто привязан к помощнику в области его «шеи» — между капсидом и хвостом вируса.
Быть рядом, чтобы выжить
Команда изучила десятки примеров таких систем спутник — помощник и обнаружила, что они не просто находились рядом: у 80% (у 40 из 50) помощников на «шее» висел такой микроскопический вампир, цепляясь своими усиками. Среди десяти вирусов, у которых спутников не было, на шее присутствовали остатки сателлитовых усиков — авторы описали их как «следы укуса».
«Когда я увидела это, то подумала: „Я не могу в это поверить“. Никто никогда не видел, чтобы бактериофаг — или любой другой вирус — присоединялся к другому вирусу».
Анализ генома спутников и помощников показал, что в этой вирусной системе спутники не содержат гена для интеграции в материал клетки-хозяина, что тоже является первым известным случаем.
Большинство сателлитов сами могут интегрироваться после попадания внутрь клетки, тогда хозяин начинает копировать ДНК вируса вместе со своей собственной при делении. Однако в образцах, выделенных студентами, спутники сами не могли интегрироваться. Вероятно, поэтому он должен был находиться рядом с помощником при проникновении в клетку, если хочет выжить, говорят ученые.
«Прикрепление теперь имело полный смысл, потому что, в противном случае, как вы собираетесь гарантировать, что попадете в клетку в одно и то же время?»
Результаты дополнительного биоинформатического исследования также свидетельствуют, что вирусы спутник и помощник должны были развиваться совместно длительное время, чтобы выработать такое взаимодействие и систему. Ученые считают, что они оптимизировали свои геномы по крайней мере 100 миллионов лет. И таких случаев взаимосвязи может быть еще много, их предстоит открыть.
