Ученые используют бактерии для применений в биотехнологии
Исследования Университета Отаго, призванные лучше понять, как бактерии и их вирусы взаимодействуют и развиваются, позволят в будущих исследованиях использовать бактерии и их вирусы для потенциальных применений в биотехнологии и здравоохранении.
Исследование, проведенное доктором Саймоном Джексоном и доцентом Питером Файраном из Департамента микробиологии и иммунологии, по изучению функции иммунной системы бактерий и их влияния на коэволюцию бактерий и вирусов было опубликовано сегодня в одном из ведущих научных журналов. Сотовый Хозяин и Микроб .
Вирусы, заражающие бактерии, называются бактериофагами (сокращенно «фаги») и являются наиболее распространенными биологическими объектами на планете, влияющими на многие аспекты нашей жизни и глобальную экосистему.
Доктор Джексон говорит, что война между фагами и бактериями существует всегда, и многие бактерии защищаются с помощью иммунной защиты, известной как системы CRISPR-Cas.
«Исследования, чтобы лучше понять взаимодействие между фагами и бактериями, в частности, как функционирует бактериальный иммунитет CRISPR-Cas, используются во многих странах во многих инновационных биотехнологических приложениях, включая редактирование генов», — объясняет доктор Джексон.
«Мы считаем, что эта область исследований имеет большие перспективы для биотехнологических применений и может также стать важным фактором для использования фагов для лечения инфекционных заболеваний».
«Например, поскольку фаги убивают определенные бактерии, они могут использоваться в качестве альтернативы антибиотикам для лечения некоторых инфекционных заболеваний и даже могут убивать устойчивые к антибиотикам бактерии».
Бактериальный адаптивный иммунитет в принципе сходен с адаптивным иммунитетом человека. Бактерии должны сначала стать «вакцинированными» против определенных фагов, в которых участвуют бактерии, хранящие короткий фрагмент вирусной ДНК, называемый «спейсер», используемый для распознавания и защиты от будущих инфекций.
В предыдущем исследовании, посвященном изучению того, как системы CRISPR-Cas приобретают спейсеры, исследовательская группа Otago обнаружила, что часто бактерии приобретают «неправильные» спейсеры, известные как «сползшие спейсеры». В то время они не знали, были ли неправильные или неточные проскальзывавшие прокладки работоспособными.
Доцент Fineran, молекулярный микробиолог, говорит, что их первоначальные наблюдения были удивительными и показали, что эти проскальзывавшие спейсеры были очень эффективны в повышении бактериального иммунитета, стимулируя бактерии приобретать дополнительные спейсеры, нацеленные на тот же фаг . Эта неожиданная роль увеличивает иммунное разнообразие, что важно для защиты бактерий от быстро развивающихся фагов.
«Несколько групп ранее определили возникновение неточно приобретенных или проскальзывавших прокладок. Однако никто ранее не задумывался о том, являются ли они функциональными или какое влияние они могут оказать на иммунитет», — объясняет доцент Fineran.
«Показав, что они функциональны и могут принести пользу бактериям, мы обнаружили неожиданную сложность эволюционной битвы между бактериями и фагами».
Если в будущем исследователи смогут определить, каким образом иммунитет впервые приобретается, они могут либо предотвратить, либо продвинуть его для различных применений, говорит доцент Финран.
«Например, в молочной промышленности для производства сыра и йогурта для бактерий полезно иметь устойчивость к фагам, тогда как, если фаги используются в качестве противомикробных препаратов, возникновение иммунитета было бы нежелательным — сродни устойчивости к антибиотикам».
