Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) mokslininkai prestižiniame žurnale „Nature Structural & Molecular Biology“ paskelbė apie revoliucinį atradimą. Biologų komanda išaiškino iki šiol menkai ištirtą bakterijų antivirusinės gynybos mechanizmą, kuris ateityje gali tapti pagrindu naujiems genomo redagavimo įrankiams.
Tyrėjų grupė, vadovaujama dr. Patricko Pauscho ir dr. Ingos Songailienės, detaliai išnagrinėjo bakterijų sistemą „Eco2“. Tai unikalus baltymų ir DNR kompleksas, kuris veikia kaip itin jautrus jutiklis, gebantis atpažinti virusų atakas ir inicijuoti savisaugos reakciją.
Viruso ataka tampa jo paties spąstais
Bakterijos ir jas puolantys virusai (bakteriofagai) evoliucionuoja milijonus metų. Mokslininkų tiriamas retronas Eco2 yra viena iš pažangiausių bakterijų gynybos linijų. Ją sudaro specialus baltymas ir viengrandė DNR molekulė, vadinama msDNR.
Kaip teigia viena pagrindinių tyrimo autorių, doktorantė Monika Jasnauskaitė, sistema turi sumanų saugiklį. „Įprastomis sąlygomis sistema yra neaktivuota. MsDNR molekulė uždengia aktyviąją baltymo dalį, todėl jis nieko nedaro“, – aiškina tyrėja. Tačiau viskas pasikeičia, kai į ląstelę įsiveržia virusas.
Paaiškėjo, kad Eco2 „įsijungia“ būtent tada, kai virusas bando suardyti bakterijos DNR. Viruso atsineštas fermentas DenB pradeda naikinti msDNR saugiklį, o tai tampa lemtingu signalu – bakterijos gynyba pereina į aktyvų režimą.
Molekulinis jungiklis veikia atominiu tikslumu
Siekdami suprasti šio mechanizmo veikimą, VU mokslininkai pasitelkė pažangiausią krioelektroninę mikroskopiją. Šis metodas leido pamatyti baltymo sandarą beveik atominiu lygmeniu ir suprasti, kaip fiziškai veikia šis biologinis „jungiklis“.
„Kai virusas suardo msDNR, baltymo struktūra pasikeičia ir atsiveria vieta, kuri pradeda naikinti pernašos RNR molekules“, – sako dr. P. Pauschas. Be šių molekulių virusas nebegali gaminti savo baltymų ir nustoja daugintis. Tokiu būdu bakterija sustabdo infekcijos plitimą visoje kolonijoje.
Proveržis genų inžinerijos pasaulyje
Šis fundamentalus atradimas turi milžinišką taikomąjį potencialą. Kadangi retronai geba gaminti specifines DNR molekules ir reaguoti į tikslius biologinius signalus, juos galima pritaikyti kuriant naujos kartos biologinės kontrolės įrankius.
VU mokslininkų darbas dar kartą patvirtina, kad net paprasčiausios molekulinės sistemos gamtoje veikia kaip neįtikėtinai tikslūs mechanizmai. Šios žinios papildo pasaulinį supratimą apie antivirusinę gynybą ir atveria duris inovacijoms biotechnologijų sektoriuje.
Dažniausiai užduodami klausimai
Ką tiksliai atrado Vilniaus universiteto mokslininkai?
Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) tyrėjai iššifravo unikalų bakterijų antivirusinės gynybos mechanizmą.
- Atrastas procesas remiasi retronu Eco2 – specialia sistema, kurią sudaro baltymų ir DNR kompleksas.
- Mokslinis straipsnis apie šį atradimą buvo publikuotas prestižiniame žurnale „Nature Structural & Molecular Biology“.
Kokią įtaką šis atradimas turės ateities technologijoms?
Šis fundamentalus atradimas suteikia pagrindą naujos kartos molekulinių įrankių kūrimui.
- Gautos žinios gali būti pritaikytos tobulinant genomo redagavimo technologijas.
- Supratimas apie bakterijų „saugiklius“ leis kurti efektyvesnius biologinės kontrolės įrankius medicinoje ir pramonėje.
Kaip veikia ši slapta bakterijų „saugiklio“ sistema?
Bakterijų gynyba aktyvuojasi tik pajutus tiesioginę viruso (bakteriofago) ataką.
- Sistemoje esanti msDNR molekulė veikia kaip saugiklis, kuris įprastai blokuoja pavojingą fermentą.
- Kai virusas bando ardyti bakterijos DNR, saugiklis „iššauna“ ir įjungiamas gynybos režimas, stabdantis infekciją.
Kas toliau laukia šios tyrėjų komandos?
Lietuvos mokslininkai planuoja toliau gilintis į šio mechanizmo praktinio pritaikymo galimybes.
- Grupė, vadovaujama dr. Patricko Pauscho, tęs molekulinius tyrimus siekdama išplėsti sistemų pritaikomumą.
- Tikimasi, kad VU GMC ir toliau stiprins Lietuvos, kaip pasaulinio lygio biotechnologijų centro, vardą.
Komentarai