バクテリアの2つの防御システムがウイルスから身を守る

バクテリアの2つの防御システムが相補的に働いてウイルスから身を守る 生物学

英国ダラム大学の生物科学者チームが主導し、リバプール大学、ノーザンブリア大学、ニューイングランドバイオラボと共同で行った新しい研究では、新たに特徴づけられたバクテリアの防御システムを利用して、その変化をヒトゲノムと比較したいと考えています。

また、ダラム大学の学部生も、バクテリアの自然免疫の複雑な働きを実証するために、この研究に取り組んでいます。

バクテリアは、バクテリオファージと呼ばれるウイルスから身を守るために、多数の防御システムを進化させてきました。

これらのシステムの多くは、標的となるDNAに小さな変更を加える遺伝子編集など、すでにバイオテクノロジーの有用なツールとして開発されています。

研究チームは、バクテリオファージからバクテリアを守るために、2つの防御システムが相補的に働いていることを明らかにしました。

1つは、DNAに変更を加えていないバクテリオファージからバクテリアを守るシステムです。

バクテリオファージの中には、この第1の防御システムを回避するためにDNAを改変するものがあります。

『BrxU』と呼ばれる第2のシステムは、DNAを改変したバクテリオファージから細菌を守り、第2の防御層を提供した。

研究チームは、『BrxU』がどのようにしてDNAを改変したバクテリオファージから守るのかをより詳しく理解するために、『BrxU』の極めて詳細な3D画像を作成しました。

なぜなら、『BrxU』が認識するのと同じDNA修飾が、ヒトのゲノム全体に存在し、がんや神経変性疾患で変化するからです。

『エピゲノム』と呼ばれるこの情報層は、人間の成長とともに変化し、がんや神経変性疾患の場合にも変化します。

Tim Blower博士(研究上席著者、ダラム大学バイオサイエンス学部准教授、リスター研究所プライズフェローは、「BrxUをこのエピゲノムをマッピングするためのバイオテクノロジーツールとして開発することができれば、人間の成長や病気の進行をコントロールする適応情報に関する理解を大きく変えることができるでしょう。」と述べています。

主著者のDavid Picton博士と共同研究者らの研究成果は、学術誌「Nucleic Acids Research」に掲載されています。

今回の研究に参加した97名の学部生は、ダラム大学バイオサイエンス学部でBScまたはMBiolの学位を取得した最終学年の学生です。

彼らは、研究主導型の教育を目的とした微生物学ワークショップの一環として、研究用の新しいバクテリオファージを分離するという課題に取り組みました。

バクテリオファージは、幸いなことに人間には害を与えませんが、人間の免疫システムが感染症に対応するように、バクテリアもバクテリオファージから身を守るために独自の免疫システムを進化させる必要があります。

バクテリオファージは、ウェア川、カレッジの池、その他ダラム周辺の水路から採取されました。

そして、これらのバクテリオファージを使って、大腸菌のバクテリオファージ自然免疫をテストしました。

Published by Durham University. David M Picton et al., The phage defence island of a multidrug resistant plasmid uses both BREX and type IV restriction for complementary protection from viruses, Nucleic Acids Research (2021). DOI: 10.1093/nar/gkab906