
Бактериофаги,
заражающие внутриклеточных паразитических
бактерий вольбахий, содержат в своем
геноме крупные фрагменты ДНК,
позаимствованные у членистоногих. Среди
множества генов, находящихся в этих
«украденных кусках» генома, есть и ген
латротоксина — яда черной вдовы.
Обнаружить это удалось ученым из
Университета Вандербильта, которые
секвенировали и проанализировали геномы
этих вирусов. Работа опубликована в журнале Nature Communications, некоторые дополнительные подробности можно прочитать в пресс-релизе университета.
Необычность
бактериофагов WO, о которых идет речь в
статье, заключается в том, что они
заражают не свободно живущих бактерий,
а облигатных (т. е. постоянных) паразитов
членистоногих. Вольбахии живут только
внутри эукариотических клеток, поэтому,
помимо задачи проникнуть в клетку своего
собственного хозяина, у бактериофагов
WO есть дополнительная цель — проникнуть
в клетку хозяина своего хозяина (т. е.
в клетку животного). 
Обычно
бактериофаги очень специфичны в выборе
мишени: они заражают только один вид
или даже один штамм бактерий. Связана
эта избирательность с тем, что проникновение
обеспечивается точным соответствием
между поверхностными белками хозяина
и белками «ножек», которыми вирус
крепится к бактерии. Очевидно, что для
бактериофагов WO механизмы проникновения
должны быть сложнее аналогичных
механизмов других бактериофагов, но
пока они изучены очень плохо. Новая
работа позволяет предположить, что для
проникновения в эукариотические клетки
вирус использует его собственные гены.
Ученые
исследовали бактериофагов WO, которые
заражают вольбахий из клеток паразитических
ос Nasonia giraulti и мучной моли Ephestia kuehniella.
Насекомых выращивали на соответствующей
питательной среде, а затем выделяли из
их тела вирусные частицы (вирионы)
бактериофагов. ДНК, извлеченную из
очищенных вирусных частиц, затем
секвенировали и собирали в цельную
последовательность.
Оказалось,
что до половины генома бактериофагов
WO разных штаммов содержит ДНК,
позаимствованную у эукариотических
клеток. Для бактериофагов (которые, как
ясно из названия, заражают бактерий)
это уникальный, до сих пор не описанный
случай. Эта «украденная» у ядерных
клеток ДНК формирует четко ограниченные
кластеры, которые авторы назвали EAM
(eukaryotic association module). Среди генов, обнаруженных
в этих кластерах, нашлось большое
количество «родственников» белков из
яда черной вдовы. Точнее говоря, речь
идет о белках с доменами, гомологичными
C-концевому домену латротоксина — этот
кусок токсина паука присутствует в
цитоплазме его некоторых клеток и может
обеспечивать их лизис при выработке
яда.
Латротоксины
характерны только для пауков, и обнаружение
их у животных совершенно другого класса
членистоногих само по себе весьма
необычно. Филогенетический анализ
позволяет предположить, что гены с
доменами лактротоксинов были когда-то
захвачены вирусом у пауков, а затем
вместе с вольбахиями «переехали» к
новым хозяевам, насекомым. Что именно
делают эти белки в вирусном геноме, пока
не ясно, однако по косвенным признакам
можно предположить, что они сохраняют
свою активность (об этом говорит, в
частности, нетронутость важных участков этих белков). Вполне возможно, что способность токсинов разрушать клетки используется
бактериофагами как раз для получения доступа к вольбахиям. «Есть свидетельства,
что бактериофаги производят инсектицидные
токсины, но мы пока не уверены, как они
используются и когда именно», — пояснил
один из авторов работы пресс-службе
университета.
Вольбахии
являются ярким примером длительного
облигатного паразитизма, в результате
которого ранее свободно живущие бактерии
настолько приспособились к своему
хозяину, что потеряли способность жить
вне его клеток. Хозяева, в свою очередь,
также стали зависимы от паразитов:
некоторые насекомые не могут размножаться
или даже жить без заражения вольбахиями.
Исследования паразитов имеют и
практическое, медицинское применение
— заражение насекомых вольбахиями в
некоторых случаях препятствует передаче
вирусов Зика и деньге, так что потенциально
этих бактерий можно использовать как
биологический метод контроля опасных
для человека инфекций.Александр Ершов
