Исследователи РАН обнаружили новую иммунную систему бактерий, основанную на работе малоизученных белков из семейства аргонавтов. Система, названная SPARDA, помогает бактериям защищаться от вирусов, вызывая гибель инфицированных клеток вместе с вирусом. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в Nature Microbiology.
Авторы работы отмечают, что и система CRISPR-Cas, и прокариотические белки-аргонавты обнаруживают и расщепляют чужеродные нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК за счет своей нуклеазной активности, но такую активность проявляют не все прокариотические аргонавты. Представители недавно обнаруженной большой группы т.н. «коротких» аргонавтов связывают нуклеиновые кислоты-гиды, но имеют другой механизм действия.
Ученые исследовали короткие прокариотические аргонавты, которые кодируются в геномах совместно с предполагаемой «эффекторной» нуклеазой, из разных видов бактерий и выяснили, что короткие аргонавты образуют комплекс с эффекторной нуклеазой, который получил название SPARDA — short prokaryotic Argonaute, DNase and RNase associated («короткий прокариотический аргонавт, ассоциированный с ДНКазой и РНКазой»). Этот комплекс состоит из двух разных цепочек аминокислот – самого короткого аргонавта и прочно ассоциированной с ним нуклеазы.
Авторы исследования обнаружили, что распознавание ДНК-мишени при помощи «гида» запускает нуклеазную активность SPARDA, что приводит к неизбирательному расщеплению клеточной ДНК. Такая активность не только останавливает развитие фаговой вирусной инфекции в клетках бактерий, но и может быть использована в биоинженерии и медицине — например, при диагностике инфекций.
SPARDA может активироваться плазмидами (небольшими кольцевыми бактериальными ДНК) или фагами (вирусами, поражающими бактериальные клетки), что приводит к деградации клеточной, плазмидной и вирусной ДНК и гибели клеток или их переходу в состояние покоя. Гибель инфицированных клеток останавливает развитие инфекции, обеспечивая защиту остальной части популяции от вируса. Эта работа расширяет спектр известных иммунных систем бактерий и предлагает новые пути их применения в генетических технологиях.
