일부 바이러스와 미생물은 당신을 '보고' 기다리고 있습니다

: By 이반 에릴

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바이러스는 bodt 9 17에 숨어 있습니다.
파지는 박테리아의 DNA 손상을 감지하여 복제하고 배를 뛰어넘게 합니다. Getty Images Plus를 통한 디자인 셀/iStock

COVID-19 대유행이 XNUMX년 이상 지난 후, 바이러스를 불쾌한 스파이크 공으로 생각할 수 있습니다. 즉, 세포에 침투하기 전에 수백만 개의 복사본을 생성하기 위해 세포에 침입하고 그 기계를 가로채는 정신없는 살인자입니다. 다음을 포함한 많은 바이러스의 경우 COVID-19를 유발하는 코로나바이러스, "정신없는 살인자"라는 별명은 본질적으로 사실입니다.

그러나 바이러스 생물학에는 눈에 보이는 것 이상의 것이 있습니다.

원인 바이러스인 HIV를 복용하십시오. 에이즈. HIV는 레트로 바이러스 그것은 세포에 들어갈 때 살인 행위에 직접적으로 가지 않습니다. 대신 염색체와 오한에 통합되어 세포가 복제하도록 명령하고 다른 면역 세포를 감염시키고 결국 AIDS를 유발하도록 명령할 적절한 순간을 기다립니다.

HIV가 기다리는 정확한 순간은 여전히 아직 활발한 연구 분야. 그러나 다른 바이러스에 대한 연구는 이러한 병원체가 살해에 대해 상당히 "사려깊"을 수 있음을 오랫동안 암시해 왔습니다. 물론 바이러스는 당신과 내가 생각하는 방식으로 생각할 수 없습니다. 그러나 밝혀진 바와 같이 진화는 그들에게 꽤 정교한 의사 결정 메커니즘을 부여했습니다. 예를 들어 일부 바이러스는 DNA 손상을 감지하면 원래 있던 세포를 떠나기로 선택합니다. 바이러스는 아니지만 침몰하는 배에 머무르는 것처럼 보입니다.

My 실험실 의 분자생물학을 연구해 왔다. 박테리오파지, 또는 줄여서 파지, 박테리아를 감염시키는 바이러스, XNUMX년 이상. 최근에 저와 제 동료들은 보여 주었다 파지가 의사 결정에 도움이 되는 주요 세포 신호를 들을 수 있다는 것입니다. 설상가상으로, 그들은 세포 자신의 "귀"를 사용하여 듣기를 수행할 수 있습니다.

DNA 손상 탈출

적의 적이 당신의 친구라면 파지는 확실히 당신의 친구입니다. 파지 박테리아 개체군 제어 자연에서, 그리고 임상의들은 점점 더 그것들을 사용하여 세균 감염을 치료하다 항생제에 반응하지 않는 것.

가장 잘 연구된 파지, 람다, HIV처럼 작동합니다. 박테리아 세포에 들어가면 람다는 대부분의 바이러스처럼 세포를 완전히 복제하여 죽일 것인지 아니면 HIV처럼 세포의 염색체에 통합할 것인지 결정합니다. 후자의 경우, 람다는 박테리아가 분열할 때마다 숙주와 무해하게 복제합니다.

이 비디오는 대장균을 감염시키는 람다 파지를 보여줍니다.

그러나 HIV와 마찬가지로 람다는 그냥 가만히 있는 것이 아닙니다. 그것은 청진기와 같은 CI라는 특수 단백질을 사용하여 박테리아 세포 내에서 DNA 손상의 징후를 듣습니다. 박테리아의 DNA가 손상되면 그 안에 둥지를 틀고 있는 람다 파지에게 나쁜 소식이 됩니다. 손상된 DNA는 번식에 필요한 파지가 쓸모가 없기 때문에 진화의 매립지로 바로 이어집니다. 그래서 람다는 복제 유전자를 켜고 자신을 복제한 다음 감염시킬 손상되지 않은 더 많은 세포를 찾기 위해 세포 밖으로 폭발합니다.

세포의 통신 시스템을 도청

일부 파지는 자체 단백질로 정보를 수집하는 대신 감염된 세포의 고유한 DNA 손상 센서인 LexA를 탭합니다.

CI 및 LexA와 같은 단백질은 전사 인자 염색체인 DNA 설명서 내의 특정 유전 패턴에 결합하여 유전자를 켜고 끄는 것입니다. Coliphage 186과 같은 일부 파지는 박테리아 LexA가 결합할 수 있는 염색체에 짧은 DNA 서열이 있는 경우 자체 바이러스 CI 단백질이 필요하지 않다는 것을 알아냈습니다. DNA 손상을 감지하면 LexA는 파지의 복제 및 사멸 유전자를 활성화하여 본질적으로 세포를 이중 교차하여 자살하도록 하고 파지가 탈출하도록 합니다.

과학자들은 파지 의사 결정에서 CI의 역할을 처음 보고했습니다. 1980에서 그리고 콜리파지 186의 방첩 트릭 1990년대 후반. 그 이후로 파지가 박테리아 통신 시스템을 도청한다는 몇 가지 다른 보고가 있었습니다. 한 가지 예는 파지 phi29, 숙주의 전사 인자를 이용하여 박테리아가 포자 또는 일종의 박테리아 알을 생성할 준비를 하는 시기를 감지합니다. 극한의 환경에서 살아남을 수 있는. Phi29는 세포에 DNA를 포자에 포장하도록 지시하여 포자가 발아하면 신진 박테리아를 죽입니다.

전사 인자는 유전자를 켜고 끕니다.

우리의 최근 발표 된 연구, 제 동료들과 저는 여러 파지 그룹이 독립적으로 또 다른 세균 통신 시스템인 CtrA 단백질에 접근하는 능력을 진화시켰음을 보여줍니다. CtrA는 여러 내부 및 외부 신호를 통합하여 박테리아의 다양한 발달 과정을 시작합니다. 이들 중 핵심은 박테리아 부속기의 생성입니다. 편모와 필리. 밝혀진 바에 따르면, 이 파지는 박테리아를 감염시키기 위해 박테리아의 선모와 편모에 달라붙습니다.

우리의 주요 가설은 파지가 CtrA를 사용하여 쉽게 감염될 수 있는 충분한 박테리아가 운동하는 선모 및 편모 근처에 있을 때를 추측한다는 것입니다. "생각 없는 살인자"를 위한 꽤 영리한 속임수.

이것들은 정교한 결정을 내리는 유일한 페이지가 아닙니다. 모두 두뇌가 있다는 이점도 없습니다. 감염시키는 일부 파지 새균 박테리아는 세포를 감염시킬 때마다 작은 분자를 생성합니다. 파지는 이 분자를 감지하고 이를 사용하여 파지 감염의 수를 세다 그들 주변에서 일어나고 있습니다. 외계인 침략자와 마찬가지로 이 수는 복제 및 사멸 유전자를 언제 켜야 하는지 결정하는 데 도움이 되며 숙주가 상대적으로 많을 때만 죽입니다. 이런 식으로 파지는 자신의 장기 생존을 감염시키고 보장하기 위해 숙주가 부족하지 않도록 합니다.

바이러스 방첩 대응

박테리아 바이러스가 실행하는 방첩 작전에 관심을 가져야 하는 이유가 궁금할 것입니다. 박테리아는 사람과 매우 다르지만 박테리아를 감염시키는 바이러스는 그다지 다르지 않은 인간을 감염시키는 바이러스로부터 꽤 많이 모든 트릭 파지가 재생하는 것은 나중에 인간 바이러스에 의해 사용되는 것으로 나타났습니다. 파지가 박테리아 통신 회선을 도청할 수 있다면 인간 바이러스가 당신의 것을 도청하지 않을 이유가 무엇입니까?

지금까지 연구자들은 인간 바이러스가 이 라인을 가로채는 경우 무엇을 들을 수 있는지 알지 못했지만 많은 옵션이 떠올랐습니다. 나는 파지와 마찬가지로 인간 바이러스도 잠재적으로 그들의 수를 세어 전략을 세우고, 세포 성장과 조직 형성을 감지하고, 심지어 면역 반응을 모니터링할 수 있다고 믿습니다. 현재로서는 이러한 가능성이 추측에 불과하지만 과학적 조사가 진행 중입니다.

바이러스가 세포의 사적인 대화를 듣게 하는 것은 가장 장미빛 사진이 아니지만 은색 라이닝이 없는 것은 아닙니다. 전 세계의 정보 기관이 잘 알고 있듯이 방첩은 은밀한 경우에만 작동합니다. 일단 탐지되면 시스템은 적에게 잘못된 정보를 제공하기 위해 매우 쉽게 악용될 수 있습니다. 유사하게, 나는 미래의 항바이러스 요법이 바이러스 복제를 방지하는 항바이러스제와 같은 기존의 포병과 바이러스가 자신이 속한 세포가 다른 조직에 속한다고 믿게 만드는 것과 같은 정보 전쟁 속임수를 결합할 수 있을 것이라고 믿습니다.

하지만 아무에게도 말하지 마세요. 바이러스가 듣고 있을 수 있습니다!