Некоторые вирусы имеют совершенно иной геном, чем остальные виды жизни на Земле
В мире микробных войн иногда приходится менять саму суть своей сущности.
Вирусы, заражающие бактерии - их уместно назвать бактериофагами - и их жертвы воюют уже много веков, каждая сторона разрабатывает все более дьявольские тактики, чтобы заразить или уничтожить друг друга. В конце концов, некоторые бактериофаги вывели эту гонку вооружений на новый уровень, изменив способ кодирования своей ДНК.
По крайней мере, ученые думают, что именно это и произошло. Новое исследование, опубликованное в трех отдельных статьях, показывает, что существует целая армия бактериофагов с нестандартной ДНК, которую исследователи называют Z-геномом.
"Геномная ДНК состоит из четырех стандартных нуклеотидов ... Эти нуклеобазы образуют генетический алфавит, ATCG, который сохраняется во всех областях жизни", - пишут биологи Майкл Гром и Фаррен Айзекс в редакционной статье Science, сопровождающей новое исследование генетики бактериофагов.
Однако в 1977 году был обнаружен ДНК-вирус цианофаг S-2L, в геноме которого все буквы "А" были заменены на 2-аминоаденин (Z), образуя генетический алфавит ZTCG".
Причина, по-видимому, заключалась в самозащите. В соединительных "перекладинах" двойной спирали ДНК основание "Z" образует тройную связь с противоположным основанием "T", на одну связь больше, чем две связи обычного соединения A:T. Это делает вирусный геном более прочным и более трудным для бактерий, чтобы расщепить его с помощью химических веществ, называемых нуклеазами.
Хотя ученые были удивлены, других бактериофагов с Z-геномом обнаружено не было, и, учитывая сложность культивирования S-2L в лабораторных условиях, Z-геном был отложен в сторону как случайный.
Теперь же результаты трех отдельных исследований, проведенных учеными из Франции и Китая, показывают, что это не единичный случай, а также характеризуют работу Z-генома и способ его сборки.
"Ученые давно мечтают увеличить разнообразие оснований. Наша работа показывает, что природа уже придумала способ сделать это", - пишет в своей статье одна из команд под руководством первого автора Яна Чжоу из Тяньцзиньского университета.
Команда Чжоу вместе с другой группой под руководством микробиолога Института Пастера Доны Слейман обнаружила два основных белка, которые они назвали PurZ и PurB; они составляют основу "Z".
Третья группа под руководством биолога-синтетика Университета Париж-Сакле Валери Пезо подтвердила эти выводы и проанализировала фермент под названием DpoZ, который отвечает за сборку всего Z-генома.
Все трое провели поиск в базах данных генетических последовательностей, относящихся к их белкам и ферментам, и обнаружили широкий спектр бактериофагов с похожими генами.
"Авторы проделали удивительно полную работу, чтобы показать, что это не один случай, а целая группа бактериофагов, имеющих подобный генетический материал", - сказал Джеф Боеке, молекулярный биолог из Нью-Йоркского университета.
В отношении Z-генома остается еще много вопросов.
Например, совместим ли Z-геном с обычным клеточным механизмом, таким как наш? И можно ли его использовать так же, как искусственную ДНК?
"Основание Z было однозначно идентифицировано в углеродистом метеорите и предложено в качестве нуклеобазы, которая могла быть доступна для зарождения жизни", - пишет в своей статье команда под руководством Чжоу.
"Учитывая, что Z-основание было обнаружено в метеорите, наша работа может вызвать интерес к междисциплинарным исследованиям происхождения жизни и астробиологии".
Все три работы были опубликованы в журнале Science.
