Вчені виділили з різних джерел ряд не описаних раніше бактеріофагів, які мають надзвичайно великі розміри, а також великий геном, в якому закодовані варіанти системи бактеріального імунітету CRISPR-Cas. Автори роботи припускають, що фаги використовують CRISPR-Cas для боротьби з фагами-конкурентами

Як відомо, вчені вміють культивувати у лабораторних умовах досить обмежену кількість видів бактерій. Відповідно, переважно фаги, специфічні до цих бактерій, доступні для досліджень. Крім того, при вивченні природних фагів їх зазвичай відокремлюють від бактерій і клітин еукаріотів за допомогою фільтрів з порами діаметром 100-200 нм, проте відомо, що є фаги і більшого розміру. Щоб вийти за рамки цих обмежень, мікробіологи з Університету Берклі (Каліфорнія, США) зібрали зразки ДНК із різних джерел: водойм, ґрунтів, донних відкладень, гарячих джерел, фекалій людей та тварин. Після аналізу ДНК усі фрагменти, які точно не належали археям, бактеріям, еукаріотам та вірусам еукаріотів, віднесли до фагової ДНК. З неї вдалося зібрати 35 повних фагових геномів та ще кілька десятків неповних. Чотири з 35 повних геномів мали довжину, що перевищує 630 тис. пар основ, що на 34 тис. пар основ перевищує найбільший із відомих фагових геномів.

Цікаво, що ДНК гігантських фагів містила гени, що кодують фактори транскрипції та трансляції, транспортні РНК та рибосомальні білки. Фаг, як відомо, не може самостійно синтезувати ці молекули, отже, використовує їх у клітині бактерії-господаря. Чому гігантські фаги «завели» власні компоненти для біосинтезу білка, поки що неясно. Можливо, це допомагає їм ефективніше перебудувати білок-синтезуючу систему бактерій для потреб.

Читайте також:Навіщо бактеріофаги «підслуховують розмови» бактерій

Не менш незвичайна для фагів знахідка – компоненти системи CRISPR-Cas, яку бактерії використовують для захисту від фагів, при цьому фагова CRISPR-Cas відрізняється від бактеріальної. Вчені вважають, що фаги використовують систему для знищення фагів-конкурентів, які намагаються інфікувати ту саму бактерію.

Робота вчених з Берклі не тільки відкриває нові горизонти у дослідженні різноманітності та екології фагів, але також може знайти і практичне застосування – новий варіант CRISPR-Cas може стати у нагоді як інструмент редагування геному.

* Al-Shayeb, B., Sachdeva, R., Chen, L. et al. Clades of huge phages from across Earth's ecosystems. Nature, 2020, Published 12 February 2020. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2007-4