Žurnale „Nature“ VU mokslininkai pasiūlė bakterijų apsaugos nuo virusų sistemos Thoeris aktyvavimo mechanizmą

Viename labiausiai cituojamų ir įtakingiausių pasaulyje mokslo žurnalų „Nature“ buvo publikuotas Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) vyresniosios mokslo darbuotojos dr. Giedrės Tamulaitienės ir kolegų bei Izraelio mokslininkų iš Weizmanno mokslo instituto straipsnis „Activation of Thoeris antiviral system via SIR2 effector filament assembly“ („Thoeris antivirusinės sistemos aktyvavimas susidarant SIR2 efektoriaus filamentui“). Mokslininkai nustatė iki tol nežinomą bakterijų apsaugos sistemos Thoeris (pavadintos egiptiečių deivės, saugančios gimdymus ir vaisingumą, vardu) aktyvaus efektoriaus struktūrą ir pasiūlė aktyvavimo mechanizmą.

Be jau gerai žinomų genų ir genomų „žirklių“ – restrikcijos-modifikacijos, CRISPR-Cas sistemų, šiuo metu yra atrasta daugiau nei 100 apsaugos sistemų, kuriomis bakterijos ginasi nuo virusų. Dr. G. Tamulaitienė su kolegomis tyrinėja bakterijų apsaugos sistemą Thoeris, kurią sudaro TIR baltymas jutiklis ir SIR2 baltymas efektorius. Jutiklis „pajautęs“ viruso infekciją pasiunčia „žinutę“ – susintetina unikalią mažą molekulę gcADPR. Šią žinutę-molekulę atpažįsta kitas sistemos baltymas SIR2 efektorius, kuris pradeda degraduoti bakterijos gyvybingumui būtiną molekulę kofaktorių NAD. Tad viruso infekuota bakterija „pasiaukoja“ – žūsta nespėjus virusui pasidauginti, tačiau taip suteikia galimybę išgyventi kaimyninėms bakterijoms ir išsaugoti jų populiaciją. Iki šiol nebuvo žinoma, kaip Thoeris efektorius perskaito jam pasiųstą „žinutę“ ir atlieka savo funkciją – išnaudoja ląstelei gyvybiškai svarbų NAD kofaktorių tik esant viruso infekcijai.

Taikydami kriogeninę elektroninę mikroskopiją, VU GMC mokslininkai nustatė aktyvaus efektoriaus struktūrą ir parodė, kad, surišęs viruso infekcijos jutiklio pagamintą molekulę, SIR2 efektorius suformuoja ilgą spiralės formos polimerinį „siūlą“ – filamentą, kurio struktūra stabilizuoja efektoriaus aktyvųjį centrą ir lemia efektyvų NAD molekulės degradavimą.

„Filamentus suformuoja ir kai kurios kitos bakterijų antivirusinės sistemos, tačiau jų biologinė prasmė iki šiol buvo nežinoma. Mes parodėme, kad filamento suformavimas padeda užtikrinti jungiklio principu paremtą mechanizmą: tik pasiekus tam tikrą signalo apie virusą lygį, yra „įjungiamas“ pilnas efektoriaus aktyvumas, nulemiantis infekuotos bakterijos susinaikinimą“, – aktyvavimo mechanizmą paaiškina VU GMC mokslininkė dr. G. Tamulaitienė.

„Nature“ žurnale publikuotus tyrimus atliko VU GMC mokslininkų kolektyvas: dr. G. Tamulaitienė, doktorantas Džiugas Sabonis, dr. Giedrius Sasnauskas, Audronė Rukšėnaitė, dr. Arūnas Šilanskas, dr. Mindaugas Zaremba, prof. Virginijus Šikšnys, bedradarbiaudami su Izraelio Weizmanno mokslo instituto mokslininkais Carmel Avraham, dr. Gal Ofir, prof. Rotem Sorek.

„Nature“ yra vienas daugiausia cituojamų, prestižinių mokslo žurnalų sąrašo viršūnėje besipuikuojantis tarptautinis savaitinis žurnalas, skelbiantis geriausius recenzuojamus tyrimus, apimančius visas mokslo ir technologijų sritis. Tyrimai atrenkami atsižvelgiant į jų originalumą, svarbą, tarpdiscipliniškumą, aktualumą, prieinamumą ir netikėtas išvadas.

Šiuos tyrimus finansavo Lietuvos mokslo taryba (projektas S-MIP-21-6, vadovė dr. G. Tamulaitienė).