Naukowcy sugerują, że wirusy mogą nas "obserwować" i czekać na dogodną okazję do ataku

- Zdolność wirusa do wyczuwania swojego środowiska, w tym elementów produkowanych przez gospodarza, dodaje kolejną warstwę złożoności do znanych nam interakcji wirus-gospodarz - mówi prof. Ivan Erill, biolog i główny autor nowej pracy. Wirusy wykorzystują tę zdolność na swoją korzyść, ale zdaniem naukowców, w przyszłości "możemy wykorzystać ją na ich szkodę".

Nowe badania prowadzone przez UMBC opublikowano w czasopiśmie "Frontiers in Microbiology" (DOI: 10.3389/fmicb.2022.918015).

Nowe badanie skupiło się na bakteriofagach - wirusach infekujących bakterie, często określanych po prostu jako fagi. Fagi mogą infekować swoich gospodarzy tylko wtedy, gdy komórki bakteryjne mają specjalne wyrostki – pilusy oraz wici. Pierwsze biorą udział w procesach płciowych, natomiast drugie pomagają bakteriom w poruszaniu się. Białko o nazwie CtrA, wytwarzane przez bakterie, kontroluje powstawanie tych struktur.

Nowa praca pokazuje, że wiele fagów ma w swoim DNA wzory zwane miejscami wiązania, do których białko CtrA może się przyczepić. - Fag posiadający miejsce wiążące dla białka produkowanego przez gospodarza już sam w sobie jest niezwykły - mówi Erill.

Badacze odkryli też, że te miejsca wiązania nie były unikalne dla pojedynczego faga, czy nawet pojedynczej grupy fagów. Wiele różnych typów wirusów miało miejsca wiążące CtrA. Stąd eksperci doszli do wniosku, że zdolność do monitorowania poziomu CtrA "wielokrotnie pojawiała się w toku ewolucji u różnych fagów infekujących różne bakterie" - wskazuje Erill.

Pierwszy fag, u którego zespół badawczy zidentyfikował miejsca wiązania CtrA, infekuje szczególną grupę bakterii zwanych Caulobacterales. Organizmy te są bardzo dobrze znane i przebadane. Naukowcy wiedzą, że istnieją one w dwóch formach. W jednej pływają swobodnie, w drugiej przyczepiają się do powierzchni.

Forma swobodnie pływająca posiada pilusy i wici, a forma, która przyczepia się do podłoża już nie. U tych bakterii CtrA reguluje również cykl życia komórki i decyduje, czy podzieli się ona równomiernie na dwie komórki tego samego typu, czy też podzieli się asymetrycznie, tworząc jedną komórkę pływając i jedną przyczepiającą się do podłoża.

Ponieważ fagi mogą infekować tylko komórki z pilusami i wiciami, bo przez nie przenikają do ich wnętrza, w ich najlepszym interesie leży, by wydostały się ze swojego gospodarza, gdy dostępnych jest wiele takich właśnie komórek. - Stawiamy hipotezę, że fagi monitorują poziom CtrA, który wzrasta i spada podczas cyklu życiowego bakterii, aby zorientować się, kiedy komórki wolnopływające przekształcą się w te, które przyczepiają się do powierzchni – tłumaczy prof. Erill.

Gdy bakterie znajdą obfitość składników odżywczych, przyjmują formę osiadłą i przyczepiają się do powierzchni. Wówczas to zaczynają się namnażać, wytwarzając komórki swobodnie pływające. To wtedy fagi przypuszczają atak na wolnopływające komórki.

Niestety udowodnienie tej hipotezy jest niezwykle trudne, więc nie było to częścią najnowszej pracy. Erill i jego współpracownicy mają nadzieję zająć się tą kwestią w przyszłości.

- Wszystko, co wiemy o fagach, każda pojedyncza strategia ewolucyjna, którą rozwinęły, okazała się przekładać na wirusy infekujące rośliny i zwierzęta – mówi Erill. Stąd "oczywisty wniosek", że podobne "oczy i uszy" mają wirusy infekujące ludzi.

- Najważniejszym wnioskiem z nowych badań jest to, że wirus wykorzystuje inteligencję komórkową do podejmowania decyzji. Jeśli opracowujesz lek przeciwwirusowy i wiesz, że wirus nasłuchuje konkretnego sygnału, to może uda ci się go oszukać – tłumaczy badacz. - To fascynujące – dodaje.

Źródło: DziennikNaukowy.pl