Bakteriální imunitní systém? Dědictví po dávných virech

Tento text vyšel původně v newsletteru Dr. Lasso, který každý týden přináší novinky ze světa medicíny, inspirativní rozhovory a přehled nejzajímavějších výzkumů. Přihlásit se můžete na www.drlasso.com.

Představa, že by se prastaré virové fragmenty mohly stát klíčovou součástí moderní bakteriální obrany, zní na první pohled jako námět k postapokalyptickému biologickému experimentu. Nový výzkum však ukazuje, že genetické „fosilie“ v podobě provirů, tedy zbytků starověkých virů integrovaných do DNA bakterií, mohou plnit zcela praktickou roli: chránit své hostitele před současnými virovými infekcemi.

Proviry jsou virové sekvence, které byly v minulosti integrovány do genomu bakterií. Dlouho byly považovány za genetický odpad nebo pozůstatek evoluce bez aktuální funkce. Nová studie však ukázala, že jejich reaktivace může poskytnout bakteriím výhodu v boji proti jiným virům – konkrétně proti bakteriofágům, tedy virům, které napadají bakteriální buňky.

V rámci experimentu vědci pracovali s bakteriálním druhem Bacillus subtilis, do jehož genomu cíleně zasahovali pomocí genetického inženýrství. Znovu aktivovali vybrané proviry a následně sledovali, jak se takto upravené bakterie chovají ve srovnání s běžnými, neupravenými kmeny. Cílem bylo zjistit, zda přítomnost a aktivita těchto starověkých virových fragmentů ovlivní schopnost bakterie čelit infekci moderními fágy.

Výsledky potvrdily, že proviry mohou fungovat jako efektivní obranný mechanismus. Recyklované virové sekvence chránily bakterie před invazivními fágy – a to v některých případech účinněji než dosud známé technologické přístupy. Kromě samotné ochrany bakteriální buňky představují tyto proviry potenciální základ pro budoucí programovatelné nástroje syntetické biologie. Jejich schopnost zasahovat do interakce mezi mikroorganismy může být využita i při vývoji nových antimikrobiálních strategií.

Z širšího pohledu tato studie ukazuje, že některé z nejpokročilejších nástrojů moderní biotechnologie se mohou skrývat právě v genech, které desítky milionů let jen „tiše seděly“ v bakteriálním genomu. Evoluční biologie tak přináší nové možnosti nejen pro pochopení mikrosvěta, ale také pro jeho cílenou úpravu v kontextu zdravotnictví, farmacie i průmyslu.