Морские микробы научились использовать одни вирусы для защиты от других

В ДНК одноклеточных жгутиконосцев обнаружены гены вирофага (дословно "поедатель вирусов"). Заражённая вирусом клетка гибнет, но останавливает распространение инфекции. К таким выводам пришли авторы работы, результаты которой опубликованы на сервисе препринтов Biorxiv.

Микроскопические жгутиковые организмы Cafeteria roenbergensis населяют прибрежные воды мировых океанов. Для местных бактерий это опасные хищники. Сами Cafeteria страдают от эпидемий, которые вызывают специализирующиеся на них вирусы CroV (Cafeteria roenbergensis virus). CroV — один из самых больших известных вирусов, его ДНК состоит из 730 тысяч пар нуклеотидов. Это лишь немногим меньше, чем у некоторых бактерий. В отличие от большинства вирусов CroV не полагается целиком на ферменты клетки-хозяина, а несёт гены, кодирующие собственные белки. Эти белки, в частности, участвуют в создании новых копий вирусной ДНК.

Обилие генов делает вирус подходящим объектом для атаки вирофага — вируса, поражающего другие вирусы. И действительно, несколько лет назад канадские микробиологи обнаружили такие частицы. Паразитируя на белковых машинах CroV, эти "вирофаги морского вируса" (Mavirus) заставляют её производить новые копии собственного генома вместо ДНК вируса. Этой способностью вирофагов, как показали Матиас Фишер (Matthias Fischer) и Томас Хэкль (Thomas Hackl) из Института медицинских исследований Общества Макса Планка в Гейдельберге, умело пользуются жгутиконосцы C. roenbergensis, останавливая нашествие вируса. 

Учёные обнаружили, что геном Cafeteria roenbergensis несёт копии генов мавируса, которые в клетке никак себя не проявляют и активируются лишь при проникновении в неё вирусных частиц CroV. Вместо того чтобы воспроизводиться в хозяине и заполнять окружающую среду своими бесчисленными копиями, вирус сам попадает под атаку вирофага. Инфицированная клетка погибает, однако с ней на свободу попадают не новые копии CroV, а частицы мавируса. 

Интересно, что геном вирофага оказался похож на крупные мобильные генетические элементы (транспозоны) типа Polinton, которые не так давно были обнаружены в геномах множества эукариот, включая животных. Предполагается, что они сохраняются в этой ДНК уже минимум миллиард лет и происходят от вируса, некогда встроившегося в геном. Возможно, и эти участки ДНК играют или играли у них определённую роль, связанную с защитой от вирусов.