Vibrio cholerae își dezvoltă apărarea antivirală prin transfer de gene
Ca majoritatea bacteriilor, Vibrio cholerae se confruntă constant cu atacuri din partea virusurilor. Pentru a supraviețui, bacteriile se echipează cu sisteme imune antivirale. Lucrări anterioare au arătat că V. cholerae conține un element genetic mare numit integron cromozomal sedentar (SCI). Această structură conține sute de unități de ADN mobil mici cunoscute sub numele de „capse de gene”, aranjate într-o lungă succesiune, asemănătoare unui colier de perle.
Deși funcția multora dintre aceste capse rămâne necunoscută, aproximativ zece procente codifică sisteme imune antivirale. Totuși, majoritatea acestor gene se află la distanțe mari de începutul aranjamentului și rămân inactivate. Modelele predominante propuneau că capsele ar putea fi reorganizate intern pentru a fi activate, dar nu au fost observate astfel de rearranjamente în linia pandemică a V. cholerae de mai bine de șaizeci de ani.
Aceasta ridică o întrebare esențială: dacă reorganizarea internă este rară, cum sunt activate sistemele imune codificate de capse și cum intră capsele noi în aranjament?
O echipă condusă de Melanie Blokesch de la Laboratorul de Microbiologie Moleculară de la EPFL a investigat dacă SCI ar putea captura capse de gene din material genetic care intră în celulă din exterior.
O caracteristică cheie a acestui proces este competența naturală, abilitatea bacteriilor de a prelua ADN liber din împrejurimi. V. cholerae devine natural competentă atunci când crește pe suprafețe chitinoase, un polimer găsit în cochiliile crustaceelor, care este abundent în medii acvatice.
În laborator, echipa a imitat aceste condiții prin cultivarea bacteriilor pe chitină și furnizarea de ADN din diferite tulpini de Vibrio cholerae sau din alte specii de Vibrio. Au urmărit apoi dacă noile capse de gene erau inserate în prima poziție a aranjamentului SCI.
Publicând în revista Science, cercetătorii demonstrează că V. cholerae poate să preia eficient noi capse de gene SCI din ADN extracelular. În habitatele acvatice, ADN-ul este eliberat atunci când celulele bacteriene sunt distruse de virusuri, compuși antimicrobieni sau arme bacteriene. Bacteriile competente din apropiere pot prelua acest ADN și încorpora fragmente selectate în propriul SCI.
„O comparație liberă ar fi următoarea”, spune Melanie Blokesch. „Imaginați-vă că bunica dumneavoastră moare și, ca un cadou de rămas bun, vă oferă imunitatea pe care și-a construit-o împotriva gripei spaniole cu un secol în urmă, protejându-vă imediat de acel virus. N-ar fi uimitor? Acesta este, în esență, ceea ce demonstrăm că V. cholerae poate face.”
Echipa a arătat, de asemenea, că capsele inserate în această poziție sunt funcționale. Mai multe sisteme de apărare au oferit protecție împotriva virusurilor care infectează specii de Vibrio, cunoscute sub numele de vibriophage.
O excepție importantă a apărut. În linia pandemică 7PET a V. cholerae, SCI pare a fi în mare parte static. Autorii propun că acest lucru reflectă adaptarea la un mediu asociat cu omul. Totuși, dacă tulpinile pandemice ar întâlni condiții de mediu care permit achiziția de capse SCI, ar putea să-și extindă apărarea antivirală.
„Această posibilitate este importantă, deoarece abordările bazate pe vibriophage sunt în prezent explorate pentru a preveni colera în regiunile endemice, iar o astfel de flexibilitate evolutivă ar putea afecta, în cele din urmă, cât de eficiente rămân aceste strategii”, spune Melanie Blokesch.
