Dlouho jsme si mysleli, že adaptivní imunitu s pamětí, schopnou učit se podle prodělaných infekcí, mají jenom obratlovci. Postupně se ale ukázalo, že takovou imunitu vlastně mají i mnohé bakterie, u nichž hrají roli důvtipného imunitního systému takzvané CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat). Jde o úseky bakteriálního či archeálního genomu s mnohonásobně opakovanými krátkými sekvencemi, které také obsahují vzorky cizí DNA. Komplexy CRISPR s proteiny označovanými jako Cas (CRISPR associated proteins) pak tyto vzorky cizorodé DNA používají jako databázi, podle níž rozpoznávají a pak likvidují pronikající fágy a nepřátelsky naladěné plazmidy. Adaptivní imunitu založenou na CRISPR jsme nalezli u 40 procent bakterií a u celých 90 procent archeí, jimž jsme přečetli genomy.
Systém CRISPR je úžasný, podle všeho ale není neporazitelný. Pokud se bakterie něčeho opravdu bojí, tak to jsou fágy. Někdy až extravagantně tvarované viry bakterií jsou ve skutečnosti efektivními zabijáky, kteří jdou bakteriím po krku už od úsvitu věků. Fágy, co napadají bakteriální původce nebezpečných lidských infekcí, jsou teď našimi blízkými spojenci a vědci by jimi velice rádi nahrazovali dosluhující antibiotika. Bakterie samozřejmě také mají celou škálu prostředků, jak se před fágy chránit. Jejich obrana ale naštěstí nebývá stoprocentní a fágy se rozhodně nevzdávají. Některé fágy jsou na lov bakterií vybavené pozoruhodným arzenálem, což je případ i fága ICP1, specializovaného predátora původce cholery a mediální hvězdy, gamaproteobakterie Vibrio cholerae.
Andrew Camilli z Tuftovy univerzity v Bostonu a jeho tým zjistili, že fágy ICP1, které Camilli o dva roky dříve objevil při průzkumu cholery v Bangladéši, mají své vlastní CRISPRy a geny pro Cas proteiny. Zřejmě je ukořistili při dávném pirátském nájezdu na bakterie a jako správní vynalézaví piráti vtipně použili ve svůj vlastní prospěch. Podle všeho právě s pomocí fágových sekvencí CRISPR pronikají do své kořisti. Když Camilli a spol. pozměnili sekvence CRISPR fágů, tak fágy už nedokázaly vibria infikovat. Vše nasvědčuje tomu, že fágy používají CRISPR a Cas proteiny vlastně stejně, jako bakterie. Podle vzorku v CRISPR rozeznají cílové místo v genomu vibria, které je kritické pro úspěch fágů a s použitím Cas proteinů ho pak nekompromisně zničí.
Je to naprosto fascinující. Jak už se ukázalo několikrát v minulosti, fágy jsou opravdu zdatnými piráty bakteriálního oceánu. Mohou ukrást celé proteinové komplexy, anebo je zničit a nahradit vlastními, které pak pilně pracují ve prospěch virů a nikoliv jejich hostitele. Tak jako piráti lidského světa, i fágoví piráti využívají chaos ohromného provozu nesčíselného množství bakterií a archeí, v němž schází autorita dohlížející na právo a pořádek. Stejně tak i fágy využívají moderní a účinné zbraně, které původně pocházejí od jejich obětí. Anebo to snad byly bakterie, které před eony lstivě získaly výtečnou zbraň svých protivníků? Ani to nejspíš nelze vyloučit.
Literatura
NewScientist 28.2. 2013, TuftsNow 27.2. 2013, Nature 494: 489–491, Wikipedia (Vibrio cholerae, CRISPR).
Diskuze:
