15. 6. 2020

Virologové z MUNI popsali strukturu „ochočeného bakteriofága”

Strukturu částice označované jako gene transfer agent neboli GTA, popsal tým vědců z Masarykovy univerzity (MU). GTA vytvářejí za určitých okolností bakterie pro to, aby zajistily přenos genetické informace mezi sebou navzájem. GTA vznikly v dávné minulosti, kdy se bakterie naučily využívat ve svůj prospěch takzvané bakteriofágy, což jsou viry, které je napadají. Popis struktury GTA a mechanismů, které těmto „ochočeným“ částicím brání, aby se z nich znovu staly bakteriofágy, dnes zveřejnil časopis Nature Communications.

Struktura částice GTA. 

„Mechanismus přenosu DNA pomocí GTA se aktivuje jen za určitých podmínek. Pokud se bakterie dostanou do stresu například kvůli nedostatku živin, a navíc je hustota buněk vysoká, tak asi jedno procento z nich zahájí produkci GTA. Aby ale mohly tyto částice splnit svůj úkol a přenést DNA z jedné bakterie do jiné, musí bakterie, která GTA vyrábí, zahynout,“ přiblížil fungování takzvaného horizontálního přenosu genů Pavel Plevka z institutu CEITEC MU, který výzkumný tým vedl. Předtím, než buňka zahyne, se její DNA rozpadne na velké množství menších částí. Tyto kousky zabalí GTA do svých hlaviček, a takto je mohou přenést do jiných bakterií.

Do výzkumu GTA produkovaných mořskými bakteriemi Rhodobacter capsulatus se pustil doktorand Pavol Bárdy z Ústavu experimentální biologie Přírodovědecké fakulty MU. Chtěl mimo jiné zjistit, zda jde o evolučního předchůdce bakteriofágů, nebo zda se bakterie v minulosti naučily využívat už existující fágy. Našli několik prvků, které svědčí o tom, že si v dávné minulosti bakterie některé fágy v podstatě „ochočily“, normálně je totiž napadají.

„Našli jsme minimálně čtyři způsoby, kterými bakterie brání tomu, aby se z GTA znovu stal bakteriofág a začal přenášet jen svou DNA,“ uvedl první autor studie Bárdy. GTA mají menší hlavičku než fágy a DNA zabalená v hlavičce GTA má nižší hustotu, než je tomu u fágů. Proto jedna částice GTA může přenášet pouze čtyři geny. Přitom k vytvoření samotné částice GTA je potřeba genů minimálně osmnáct. Bakterie dále brání v nežádoucí přeměně GTA na bakteriofága tak, že geny potřebné pro vytvoření částice GTA jsou v genomu bakterie zapsané na několika od sebe vzdálených místech. GTA navíc přenáší genetickou informaci jen do mezimembránového prostoru cílové bakterie, která se pak sama rozhodne, zda ji přijme, nebo ne.

Viry včetně bakteriofágů přenášejí mezi buňkami svou vlastní genetickou informaci a využívají prostředí infikovaných buněk pro množení sama sebe. Naopak GTA přenáší části genomu bakterie do jiné bakterie, která je může využít pro změny ve vlastní genetické informaci, a začít díky tomu lépe fungovat v daném prostředí.

Výzkum GTA části je v počátcích, ale popis jejich struktury je důležitým krokem pro výzkum jejich možného využití. Například by se daly cíleně přenášet konkrétní geny potřebné pro úpravu vlastností bakterií využívaných v různých biotechnologiích.

Stáhnout článek .pdf 283 kB
Stáhnout fotky .zip 2 663 kB

Kontakty

Text této tiskové zprávy, k němuž vykonává majetková autorská práva Masarykova univerzita, je dostupný pod licenčními podmínkami Creative Commons Uvádějte autora 3.0 Česko. Užití textu na základě zákona tím není nijak omezeno, zúženo či limitováno.

Další tiskové zprávy

Přehled všech tiskových zpráv