Un gruppo di ricerca guidato da Artem Isaev, capo del Laboratorio di analisi del metagenoma presso Skoltech, ha studiato uno dei primi sistemi immunitari batterici scoperti, EcoKI, e ha scoperto che la presenza di DNA plasmidico in una cellula porta all'attivazione dell'attenuazione della restrizione, un programma di soppressione immunitaria integrato. Questo effetto è stato chiamato attenuazione della restrizione indotta dal plasmide. Si verifica quando plasmidi con proprietà speciali entrano nella cellula, provocando un conflitto con l'immunità intracellulare. I risultati sono presentati nella Ricerca sugli acidi nucleici diario.

I plasmidi sono una forma di elementi genetici mobili, molecole di DNA circolari che i batteri si scambiano attivamente tra loro, il che porta alla loro rapida diffusione in tutta la popolazione.

"La scoperta si è rivelata del tutto inaspettata per noi. Abbiamo studiato una proteina che avrebbe dovuto inibire il sistema EcoKI, ma non siamo riusciti a spiegare i dati. Quindi abbiamo indovinato:il DNA plasmidico stesso potrebbe essere responsabile della soppressione dell'immunità batterica? si è scoperto che la presenza di un plasmide, che ha elementi speciali (siti di riconoscimento EcoKI) ha attratto la nucleasi EcoKI sul DNA plasmidico, consentendo la degradazione di questa proteina.

"Questo programma è necessario per salvaguardare la cellula da un attacco involontario di nucleasi al cromosoma batterico, ma si è scoperto che il DNA plasmidico può anche fungere da 'spugna' che attrae la nucleasi EcoKI e la incanala verso la proteolisi, che disattiva completamente l'immunità batterica Ciò è dannoso anche per il plasmide stesso, poiché la cellula diventa sensibile all'infezione dei fagi. Quindi supponiamo che questo conflitto avvenga involontariamente e sia semplicemente un riflesso della complessità di diversi meccanismi biologici che a volte potrebbero interferire tra loro", ha detto Artem. Isaev, il leader del progetto.

I risultati hanno contribuito a comprendere meglio i processi di ricombinazione batterica, che consentono a una singola molecola di DNA di scambiare frammenti con la sua copia all'interno di una cellula. La cellula ripara le rotture del DNA nel genoma batterico attraverso un processo di ricombinazione omologa. Questo processo richiede anche una sequenza speciale chiamata sito Chi. Se questo sito viene rimosso, una rottura del doppio filamento può portare alla completa degradazione del plasmide di DNA danneggiato.

"Abbiamo stabilito che per innescare l'alleviamento della restrizione, il plasmide ha bisogno di un sito Chi, cioè della capacità di ricombinarsi attivamente. Tuttavia, in condizioni speciali, se rimuoviamo i componenti cellulari responsabili della principale via di ricombinazione (RecBCD e RecA proteine), possiamo ancora osservare un alleviamento delle restrizioni.

"Ciò suggerisce che ci sono percorsi di ricombinazione nascosti o alternativi nella cellula batterica che non si manifestano in presenza di RecBCD e RecA. Il nostro nuovo sistema modello aiuterà a esplorare questi meccanismi", hanno spiegato Mikhail Skutel e Daria Yanovskaya, gli autori principali dello studio, studenti laureati del programma Life Sciences di Skoltech.

Ulteriori informazioni: Mikhail Skutel et al, La ricombinazione RecA-dipendente o indipendente del DNA plasmidico genera un conflitto con l'immunità EcoKI dell'ospite avviando l'alleviamento della restrizione, Ricerca sugli acidi nucleici (2024). DOI:10.1093/nar/gkae243

Informazioni sul giornale: Ricerca sugli acidi nucleici

Fornito da Skolkovo Institute of Science and Technology