Viren können die Umgebung ihres Wirts überwachen, um sich effektiver zu verbreiten

Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass sich Viren von ihrer Umgebung inspirieren lassen, um verschiedene Aktionen auszuführen. Dies bedeutet, dass sie die Fähigkeit haben, ihre Umgebung und die ihres Wirts zu erkennen und zu entscheiden, ob es zu einem bestimmten Zeitpunkt geeignet ist, die Infektion zu verbreiten, die Wirtszellen anzugreifen, sich zu vermehren oder die Aktivität einzustellen.

Die Forscher glauben, dass diese Entdeckung verschiedene unbekannte Aspekte der Interaktion zwischen Virus und Wirt aufdecken und zur Entwicklung einer neuen Generation von antiviralen Medikamenten führen könnte. Während ihrer Studie untersuchten sie Bakteriophagen, auch „Phagen“ genannt, Viren, die Bakterien infizieren und schädigen, und entdeckten, dass die DNA solcher Viren Bindungsstellen für ein Protein namens CtrA enthält.

Interessanterweise produziert ein Phage niemals CtrA, warum also hat seine DNA eine Bindungsstelle für das Protein?? Auf der Suche nach einer Antwort auf diese Frage entdeckten die Forscher eine bisher unbekannte Fähigkeit der Phagen.

viren, können, umgebung, ihres

Viren sind schlauer als man denkt

CtrA ist an der Bildung spezieller Ausstülpungen in Bakterienzellen beteiligt. Diese als Geißeln bezeichneten Auswüchse ermöglichen es dem Mikroorganismus, sich fortzubewegen und andere Aktionen wie Adhäsion, Fortpflanzung und die Infektion eines Wirts durchzuführen. Die Forscher vermuten, dass die Bindungsstelle in der Phagen-DNA eigentlich für das CtrA-Protein bestimmt ist, das die Geißelbildung in ihren Wirtsbakterien steuert.

viren, können, umgebung, ihres

Darüber hinaus ist das Vorkommen von CtrA-Bindungsstellen nicht auf eine bestimmte Phagenart beschränkt. Sie sind in zahlreichen Arten von flagellotropen Phagen zu finden. Die Ergebnisse erklären, warum und wie die Phagen sich entscheiden, nur Bakterien anzugreifen, die Geißeln entwickelt haben.

In der Studie untersuchten die Forscher einen Phagen, der Caulobacterales infiziert, eine Ordnung, die viele gramnegative Bakterienarten umfasst. Das besondere Merkmal der Zellen von Caulobacter-Bakterien ist, dass sie bei ausreichendem Nahrungsangebot unbewegliche, gestielte Zellen ausbilden. Wenn jedoch die Nahrung knapp wird, entwickeln die Zellen Geißeln und bilden Schwärmer. Bakterien, die sich frei bewegen können.

Siehe auch  Wie Sie Viren vollständig von Ihrem Computer entfernen

Der Phage infiziert nur die Swarmer-Bakterien, aber wie kann er zwischen den verschiedenen Mitgliedern der Caulobacterales unterscheiden?? Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass das CtrA-Protein darüber entscheidet, ob sich die Bakterienzelle teilt, um Stalker oder Schwärmer zu bilden. Sie vermuten, dass der CtrA-Gehalt in einem Caulobacter den Phagen in die Lage versetzt, den richtigen Wirt zu wählen.

„Wir vermuten, dass die Phagen den CtrA-Spiegel überwachen, der während des Lebenszyklus der Zellen steigt und fällt, um herauszufinden, wann die Schwarmzelle zu einer Stielzelle und zu einer Fabrik für Schwärmer wird, und an diesem Punkt lassen sie die Zelle platzen, weil es in der Nähe viele Schwärmer gibt, die sie infizieren können„, so Ivan Erill, einer der Autoren und Computerbiologe an der University of Maryland Baltimore County, gegenüber PhysX.

Ein Phage kann viel mehr als nur Geißeln ausmachen

Das Vorhandensein von CtrA-Bindungsstellen in Phagen gibt ihnen die Möglichkeit, ihre Umgebung zu überwachen und Entscheidungen zu treffen, die ihrer Biologie besser entsprechen. Interessanterweise könnte dies nur eines der vielen Talente sein, denn die Forscher glauben, dass Phagen auch Rezeptoren haben könnten, die es ihnen ermöglichen, die Aktivitäten in den Wirtszellen zu belauschen. Dies ist jedoch nur eine Hypothese, und weitere Forschung ist erforderlich, um diese und viele andere Möglichkeiten zu beweisen.

Die Kenntnis weiterer solcher Bindungsstellen und Rezeptoren könnte es uns ermöglichen, bessere und wirksamere antivirale Medikamente zu entwickeln. Die aktuelle Studie zeigt beispielsweise, dass der CtrA-Binder für die Fähigkeit eines flagellotropen Phagen verantwortlich ist, seine Umgebung zu überwachen. Mit diesen Informationen können Wissenschaftler nun ein Medikament entwickeln, das eine falsche CtrA-Überwachung auslöst und das Virus täuscht.

Die faszinierendste Erkenntnis dieser Forschungsarbeit ist, dass „das Virus zelluläre Informationen nutzt, um Entscheidungen zu treffen, und wenn dies bei Bakterien geschieht, geschieht es mit ziemlicher Sicherheit auch bei Pflanzen und Tieren, denn wenn es sich um eine evolutionäre Strategie handelt, die Sinn macht, wird die Evolution sie entdecken und ausnutzen“, so Professor Erill.

viren, können, umgebung, ihres

Die Studie wurde in der Zeitschrift Frontiers in Microbiology veröffentlicht.

Siehe auch  So zeigen Sie den Anlagenteil an Samsung

Zusammenfassung:

Pilitrope und Flagellotrope Phagen adsorbieren an bakterielle Pili und Flagellen. Diese Phagen werden seit langem verwendet, um verschiedene Aspekte der bakteriellen Physiologie zu untersuchen, wie z.B. die Kontrolle des Zellzyklus bei den Caulobacterales. Die gezielte Adsorption zellulärer Anhängsel schränkt die Population infektiöser Wirte wirksam ein, was darauf hindeutet, dass Phagen Strategien zur Maximierung ihrer Infektionsausbeute entwickelt haben könnten. Der Brevundimonas-Phagen vB_BsubS-Delta ist ein kürzlich charakterisierter pilitroper Phage, der das Alphaproteobakterium Brevundimonas subvibrioides infiziert. Wie andere Caulobacterales auch, sind B. subvibrioides teilt sich asymmetrisch und sein Zellzyklus wird von mehreren Transkriptionsregulatoren gesteuert, darunter der Hauptregulator CtrA. Die genomische Charakterisierung des Phagen vB_BsubS-Delta ergab das Vorhandensein einer großen intergenischen Region mit einer ungewöhnlich hohen Dichte an mutmaßlichen CtrA-Bindungsstellen. Eine systematische Analyse der Positionsverteilung der vorhergesagten CtrA-Bindungsstellen in vollständigen Phagengenomen zeigt, dass die bei vB_BsubS-Delta beobachtete stark verzerrte Verteilung der CtrA-Bindungsstellen eine eindeutige genomische Signatur ist, die auch für andere pili- und flagellotrope Phagen gilt, die die Alphaproteobakterien infizieren. Die mutmaßlichen CtrA-Bindungsstellen in diesen Phagengenomen sind bevorzugt in Promotorregionen lokalisiert und weisen höhere Werte auf als die in anderen Phagengenomen gefundenen. Phylogenetische und vergleichende genomische Analysen zeigen, dass sich diese genomische Signatur unabhängig in verschiedenen Phagenlinien entwickelt hat, was darauf hindeutet, dass sie einen adaptiven Vorteil für pili-/flagellotrope Phagen darstellt, die Alphaproteobakterien infizieren. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass CtrA an vorhergesagte CtrA-Bindungsstellen in Promotorregionen bindet und dass es die Transkription von Phagengenen in nicht verwandten Alphaproteobakterien-infizierenden Phagen reguliert. Wir schlagen vor, dass diese fokussierte Verteilung von CtrA-Bindungsstellen einen grundlegenden neuen Aspekt der Phageninfektion widerspiegelt, den wir als lytisches Deferment bezeichnen. Unter diesem neuen Paradigma nutzen pili- und flagellotrope Phagen den CtrA-Transduktionsweg, um den Zustand des Wirtszellzyklus zu überwachen und die Lyse mit dem Vorhandensein von infektiösen Zellen zu synchronisieren.

Siehe auch  XGIMI Elfin Ultra Compact Mini-Projektor für nur 799

Source

Image:interestingengineering.com

| Denial of responsibility | Contacts |RSS