Бактерии находят множество промышленных применений, включая производство сыра и йогурта, производство бумаги, биогаза и синтетическое производство гормонов, таких как инсулин. Вирусные инфекции этих бактериальных культур могут остановить производственные процессы, что приведет к значительным финансовым затратам.Доктор Эдзе Вестра из Института окружающей среды и устойчивого развития в кампусе Пенрин Университета Эксетера в Корнуолле сказал: «Наше исследование показывает, что именно риск инфекции определяет тип используемой иммунной защиты. Этот естественный механизм может быть использован в наших интересах. чтобы дать промышленным бактериям иммунитет против вирусной атаки ».
В серии экспериментов исследователи из Университета Эксетера подвергли бактерии воздействию фагов — вирусов, заражающих бактерии. Они обнаружили, что, когда бактерии подвергались воздействию большого количества одного и того же штамма фага, у них развился постоянный иммунный ответ, изменяя свои клеточные стенки. Это был необратимый защитный механизм, который оказал негативное влияние на долгосрочное здоровье бактерий.
Когда бактерии подвергались воздействию небольшого количества одного и того же фага, вызывалась временная защита, в которой использовался иммунный ответ, известный как CRISPR. Хотя использование CRISPR обходится дорого, в отсутствие вирусов ответ CRISPR может бездействовать до тех пор, пока он не понадобится. Низкие накладные расходы на этот иммунный ответ мало влияют на долгосрочное здоровье бактерий, что делает его идеальным для использования в коммерческих целях.Работая аналогично вакцине, бактерии могут быть «предварительно загружены» иммунными ответами CRISPR для нескольких различных фагов.
Это лучше для здоровья бактерий и приводит к более высокому выходу продукта, а также защищает культуру в случае заражения рядом вирусов.CRISPR функционирует, интегрируя генетическую информацию вируса в бактериальную ДНК, формируя генетическую базу данных вирусных последовательностей, которая используется в качестве памяти для идентификации вирусов во время инфекции. Если вирусная инфекция угрожает бактериальной клетке, иммунная система CRISPR может предотвратить атаку, разрушив геном вторгшегося вируса.
Исследование показывает, что воздействие паразитов, вероятно, будет ключевым фактором в развитии постоянной защиты в сравнении с индуцибельной — или временной — защитой в природе. Это говорит о том, что организмы, живущие вместе большими популяциями или в условиях, богатых паразитами, с большей вероятностью будут развивать постоянную защиту, в то время как условия с низким содержанием паразитов выбирают индуцибельную защиту.