A baktériumok és vírusok közötti küzdelem milliárd éve tart, és ennek során a baktériumok számos túlélési stratégiát alakítottak ki. A Penn State kutatócsoportja most egy eddig kevésbé vizsgált védelmi mechanizmust tárt fel: az úgynevezett kriptikus profágokat, vagyis ősi, inaktív vírusokat hordozó baktériumokat. Ezek a vírusmaradványok nem pusztán „alvó” genetikai elemek, hanem aktívan hozzájárulnak a baktériumok védekezéséhez.

Thomas Wood, a Penn State vegyészmérnöki professzora így fogalmazott: „Az elmúlt években rengeteg felfedezés született a baktériumok vírusellenes rendszereivel kapcsolatban. Az antibiotikumok kudarcot vallanak, és a legvalószínűbb helyettesítőjük maguk a vírusok lesznek. Mielőtt azonban vírusokat használnánk antibiotikumok helyett az emberi fertőzések kezelésére, meg kell értenünk, hogyan védekezik a baktérium a vírusos támadások ellen.”

A kutatók kimutatták, hogy egy PinQ nevű rekombináz enzim képes a baktérium DNS-ének egy szakaszát megfordítani, ha a sejtet vírus fenyegeti. Ez a genetikai „átkapcsolás” két új, úgynevezett kimérafehérjét hoz létre, amelyek a profág DNS-ének részeiből épülnek fel. Ezek a fehérjék – összefoglaló nevükön Stf – megakadályozzák, hogy a vírus a baktérium felszínéhez kapcsolódjon és bejuttassa örökítőanyagát – olvasható a Science Daily jelentésében.

„Figyelemre méltó, hogy ez a folyamat ténylegesen új kimérafehérjéket hoz létre, kifejezetten a megfordított DNS-ből – a legtöbb esetben, amikor a DNS megváltozik, csak inaktív fehérjékhez vezető mutációkat kapunk. Ezek az átalakulások és adaptációk egyértelmű bizonyítékai annak, hogy ez egy finomhangolt vírusellenes rendszer, amely több millió év alatt fejlődött ki.”

Jelentőség az antibiotikum-rezisztencia elleni harcban

Az antibiotikumok túlhasználata világszerte egyre nagyobb problémát jelent, és a rezisztens fertőzések komoly veszélyt hordoznak. A vírusok – amelyek képesek célzottan támadni bizonyos baktériumtörzseket – alternatívát kínálhatnak, de ehhez pontosan érteni kell a baktériumok természetes védekező mechanizmusait.

„Nem arról van szó, hogy a kutatók nem látták ezeket az enzimeket, hanem arról, hogy figyelmen kívül hagyták őket, pusztán a vírusgének jelzőiként. A baktériumoknak számos különböző védelmi rendszerük van a vírusok ellen, és ez csak egy újabb példa ezek közül.”

A kutatócsoport kísérletei során az E. coli baktériumokban megnövelték a Stf-fehérjék termelését, majd vírusokkal fertőzték meg a mintát. A vizsgálatok kimutatták, hogy a fehérjék kezdetben megakadályozták a vírusok megtapadását, bár több kísérlet után a vírusok képesek voltak alkalmazkodni. „Ez egy történet arról, hogyan védi meg egy fosszília a gazdáját a betolakodótól, és további tíz hasonló fosszíliához kapcsolódó történetünk van, amelyek saját védelmi mechanizmusokat rejthetnek, és várják, hogy teszteljük őket.”