Un groupe de recherche dirigé par Artem Isaev, directeur du laboratoire d'analyse du métagénome de Skoltech, a étudié l'un des premiers systèmes immunitaires bactériens découverts, EcoKI, et a découvert que la présence d'ADN plasmidique dans une cellule conduit à l'activation d'un allègement de restriction, un programme de suppression immunitaire intégré. Cet effet a été appelé allégement de la restriction induite par les plasmides. Cela se produit lorsque des plasmides dotés de propriétés particulières pénètrent dans la cellule, ce qui déclenche un conflit avec l'immunité intracellulaire. Les résultats sont présentés dans le document Nucleic Acids Research. journal.

Les plasmides sont une forme d'éléments génétiques mobiles, des molécules d'ADN circulaires que les bactéries échangent activement entre elles, ce qui conduit à leur propagation rapide dans la population.

"La découverte s'est avérée complètement inattendue pour nous. Nous avons étudié une protéine censée inhiber le système EcoKI, mais nous n'avons pas pu expliquer les données. Ensuite, nous avons deviné :l'ADN plasmidique lui-même pourrait-il être responsable de la suppression de l'immunité bactérienne ? Il s'est avéré que la présence d'un plasmide, qui possède des éléments spéciaux (sites de reconnaissance EcoKI), a attiré la nucléase EcoKI vers l'ADN plasmidique, ce qui a permis la dégradation de cette protéine.

"Ce programme est nécessaire pour protéger la cellule contre une attaque involontaire de nucléase sur le chromosome bactérien, mais il s'est avéré que l'ADN plasmidique peut également servir d'"éponge" qui attire la nucléase EcoKI et la canalise vers la protéolyse, ce qui désactive complètement l'immunité bactérienne. . Ceci est également préjudiciable pour le plasmide lui-même, puisque la cellule devient sensible à l'infection par le phage. Nous supposons donc que ce conflit se produit involontairement et reflète simplement la complexité de différents mécanismes biologiques qui peuvent parfois interférer les uns avec les autres", a déclaré Artem. Isaev, le leader du projet.

Les résultats ont permis de mieux comprendre les processus de recombinaison bactérienne, qui permettent à une seule molécule d’ADN d’échanger des fragments avec sa copie dans une cellule. La cellule répare les cassures de l’ADN dans le génome bactérien grâce à un processus de recombinaison homologue. Ce processus nécessite également une séquence spéciale appelée site Chi. Si ce site est supprimé, une cassure double brin peut conduire à une dégradation complète du plasmide d'ADN endommagé.

"Nous avons établi que pour déclencher l'allègement de la restriction, le plasmide a besoin d'un site Chi, c'est-à-dire la capacité de se recombiner activement. Cependant, dans des conditions particulières, si nous supprimons les composants cellulaires responsables de la voie majeure de recombinaison (RecBCD et RecA protéines), nous pouvons toujours observer un allégement des restrictions.

"Cela suggère qu'il existe des voies de recombinaison cachées ou alternatives dans la cellule bactérienne qui ne se manifestent pas en présence de RecBCD et RecA. Notre nouveau système modèle aidera à explorer ces mécanismes", ont expliqué Mikhail Skutel et Daria Yanovskaya, les principaux auteurs. de l'étude, des étudiants diplômés du programme des sciences de la vie de Skoltech.