Вчені виділили* з різних джерел низку не описаних раніше бактеріофагів, які мають незвичайно великі розміри, а також великий геном, в якому закодовані варіанти системи бактеріального імунітету CRISPR-Cas. Автори роботи припускають, що фаги використовують CRISPR-Cas для боротьби з фагами-конкурентами

Як відомо, вчені вміють культивувати в лабораторних умовах досить обмежену кількість видів бактерій. Відповідно, переважно фаги, специфічні до цих бактерій, доступні для дослідження. Крім того, при дослідженні природних фагів їх зазвичай відділяють від бактерій та клітин еукаріот за допомогою фільтрів з порами діаметром 100-200 нм, але відомо, що є фаги і більшого розміру. Щоб вийти за рамки цих обмежень, мікробіологи з Університету Берклі (Каліфорнія, США) зібрали зразки ДНК із різноманітних джерел: водойм, грунтів, донних відкладень, гарячих джерел, фекалій людей і тварин. Після аналізу ДНК всі фрагменти, які точно не належали до архей, бактерій,  еукаріот та вірусів еукаріот, віднесли до фагової ДНК. З неї вдалося зібрати 35 повних фагових геномів та ще кілька десятків неповних. Чотири з 35 повних геномів мали довжину, більшу за 630 тис. пар основ, що на 34 тис. пар основ перевищує найбільший з відомих геномів фага.

Цікаво, що ДНК гігантських фагів містила гени, що кодують фактори транскрипції і трансляції, транспортні РНК та рибосомальні білки. Фаг, як відомо, не може самостійно синтезувати ці молекули, отже використовує їх у клітині бактерії-господаря. Навіщо ці гігантські фаги десь розжилися власними компонентами системи біосинтезу білків, поки не зрозуміло. Можливо, це допомагає їм ефективніше перебудувати білок-синтезуючу систему бактерій для власних потреб.

Читайте також: Навіщо бактеріофаги «підслуховують розмови» бактерій

Не менш незвичайна для фагів знахідка – компоненти системи CRISPR-Cas, яку бактерії використовують для захисту від фагів. Фагова CRISPR-Cas має відмінності від бактеріальної, і вчені вважають, що фаги використовують систему для знищення фагів-конкурентів, які намагаються інфікувати ту саму бактерію.

Робота вчених із Берклі не лише відкриває нові горизонти у дослідженні різноманіття та екології фагів, а також може мати практичне застосування – новий варіант CRISPR-Cas може стати в нагоді як інструмент редагування геному.

* Al-Shayeb, B., Sachdeva, R., Chen, L. et al. Clades of huge phages from across Earth’s ecosystems. Nature, 2020, Published 12 February 2020. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2007-4