Un grupo de investigación dirigido por Artem Isaev, director del Laboratorio de Análisis de Metagenoma de Skoltech, estudió uno de los primeros sistemas inmunológicos bacterianos descubiertos, EcoKI, y descubrió que la presencia de ADN plasmídico en una célula conduce a la activación del alivio de la restricción, un programa de supresión inmune incorporado. Este efecto se ha denominado alivio de la restricción inducida por plásmidos. Ocurre cuando los plásmidos con propiedades especiales ingresan a la célula, lo que inicia un conflicto con la inmunidad intracelular. Los resultados se presentan en la Investigación sobre ácidos nucleicos. diario.

Los plásmidos son una forma de elementos genéticos móviles, moléculas circulares de ADN que las bacterias intercambian activamente entre sí, lo que conduce a su rápida propagación por toda la población.

"El descubrimiento resultó completamente inesperado para nosotros. Estudiamos una proteína que debía inhibir el sistema EcoKI, pero no pudimos explicar los datos. Entonces nos preguntamos:¿podría el propio ADN plasmídico ser responsable de la supresión de la inmunidad bacteriana? Resultó que la presencia de un plásmido, que tiene elementos especiales (sitios de reconocimiento EcoKI), atrajo a la nucleasa EcoKI al ADN del plásmido, lo que permitió la degradación de esta proteína.

"Este programa es necesario para proteger la célula contra un ataque involuntario de nucleasa al cromosoma bacteriano, pero resultó que el ADN plasmídico también puede servir como una 'esponja' que atrae la nucleasa EcoKI y la canaliza hacia la proteólisis, lo que desactiva por completo la inmunidad bacteriana. "Esto también es perjudicial para el propio plásmido, ya que la célula se vuelve sensible a la infección por fagos. Por lo tanto, suponemos que este conflicto se produce de forma involuntaria y es simplemente un reflejo de la complejidad de los diferentes mecanismos biológicos que a veces pueden interferir entre sí", afirmó Artem. Isaev, el líder del proyecto.

Los hallazgos ayudaron a comprender mejor los procesos de recombinación bacteriana, que permiten que una sola molécula de ADN intercambie fragmentos con su copia dentro de una célula. La célula repara las roturas del ADN en el genoma bacteriano mediante un proceso de recombinación homóloga. Este proceso también requiere una secuencia especial llamada sitio Chi. Si se elimina este sitio, una rotura de doble cadena puede provocar la degradación completa del plásmido de ADN dañado.

"Hemos establecido que para desencadenar el alivio de la restricción, el plásmido necesita un sitio Chi, es decir, la capacidad de recombinarse activamente. Sin embargo, en condiciones especiales, si eliminamos los componentes celulares responsables de la principal vía de recombinación (RecBCD y RecA proteínas), todavía podemos observar un alivio de la restricción.

"Esto sugiere que existen vías de recombinación ocultas o alternativas en la célula bacteriana que no se manifiestan en presencia de RecBCD y RecA. Nuestro nuevo sistema modelo ayudará a explorar estos mecanismos", explicaron Mikhail Skutel y Daria Yanovskaya, los autores principales. del estudio, estudiantes de posgrado del programa de Ciencias de la Vida de Skoltech.