Virussen die bacteriën met helpende Hand bedriegen

Wetenschappers die oceaanmicro-organismen bestuderen, zijn iets tegengekomen dat ze nog nooit eerder hebben gezien. Een marien virus dat bepaalde fotosynthetische bacteriën tegengaat om het binnen te laten komen omdat het een "helpende hand" lijkt te bieden door middelen te brengen die erg op die van hen lijken, om hen te helpen fosfor te verkrijgen, een voedingsstof waar ze wanhopig tekort in zijn. Eenmaal binnen maakt het virus gebruik van de cellulaire bronnen van de gastheer om zichzelf te repliceren. Ongeveer tien uur later exploderen de gastheercellen en laten het virale nageslacht terug in de oceaan.
Qinglu Zeng en Sallie "Penny" W. Chisholm van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de VS, schrijven over hun bevindingen in het 24 januari nummer van Huidige biologie.
In eerste instantie klinkt dit misschien als oud nieuws: we weten al dat virussen gastheercellen binnendringen en hun bronnen plunderen om te repliceren. Maar wat nieuw is aan deze ontdekking is dat het virus of de faag genetisch materiaal draagt, gecoöpteerd uit eerdere gastheren, dat de nieuwe gastheer bedriegt in het gebruik van zijn eigen machines om de genen te activeren die de zaden van zijn vernietiging zaaien.
Omdat de bacteriën in een gebied leven waar fosfor uitgehongerd is, raken ze gestresst, is fosfor van levensbelang voor hen. Dit zet hun fosforverzamelmachine in een hogere versnelling en het is deze verhoogde versnelling dat het virus lijkt te voelen en de bacteriën verleidt tot het accepteren van het aanbod van een "helpende hand" van bacteriële genen die vrijwel identiek zijn aan die van de benaderde gastheer. Met de nieuw verworven genen kan de gastheer dan meer fosfor verzamelen.
Dit proces is nog nooit eerder gemeld in een virus-bacterierelatie.
"Dit is de eerste demonstratie van een virus van welke aard dan ook - zelfs degenen die zwaar zijn bestudeerd in biomedisch onderzoek - dit soort regelgevende machines in een gastheercel exploiteren," vertelde Chisholm de pers.
Chisholm, hoogleraar Civil and Environmental Engineering (CEE) en biologie aan het MIT, zei dat het proces is "geëvolueerd als reactie op de extreme selectiedruk van fosforbeperking in vele delen van de wereldwijde oceanen".
Voor hun studie zijn de auteurs gebruikt Prochlorococcus en zijn naaste verwant, Synechococcus. Tussen hen produceren deze twee bacteriën ongeveer een zesde van de zuurstof in de atmosfeer van de aarde. Ze zijn overvloedig in zeewater.
De virussen die hen aanvallen worden cyanofagen genoemd: ze zijn nog overvloediger.
Het bacteriële mechanisme waarop de onderzoekers zich concentreerden, is het tweecomponentenregulatiesysteem dat de microbe in staat stelt om te voelen en te reageren op wat er omheen gebeurt. Het systeem vraagt ??het organisme om extra eiwitten te maken die binden aan fosfor en deze naar de cel transporteren.
Het virus of de faag heeft een gen verworven dat voor hetzelfde eiwit codeert.
Zeng zei dat zowel de faag als zijn bacteriële gastheer de genen hebben die coderen voor de eiwitten die binden aan en het fosfor naar de cel transporteren, en in hun studie vonden ze dat het tweecomponenten regulerende systeem van de gastheer beide kan opwaarderen.
"De positieve kant van infectie voor bacteriën is dat ze meer fosforbinders uit de faag en misschien meer fosfor zullen krijgen, hoewel de bacteriën afsterven en de faag de fosfor daadwerkelijk voor zijn eigen doeleinden gebruikt," zei Zeng.
De auteurs suggereren dat hun bevindingen wijzen op de faag en dat de gastheerbacteriën zij aan zij zijn geëvolueerd.
David Shub is professor in biologische wetenschappen aan de Staatsuniversiteit van New York in Albany en was niet betrokken bij het onderzoek. Hij zei dat de virussen genen hebben genomen voor een metabole route van hun gastheercellen en dat de auteurs:
"... aangetoond dat deze specifieke virale genen worden gereguleerd door de hoeveelheid fosfaat in hun omgeving, en ook dat ze de regulerende eiwitten gebruiken die al aanwezig waren in hun gastheercellen op het moment van infectie." De betekenis van dit artikel is de openbaring van een zeer nauwe evolutionaire verwevenheid tussen deze specifieke bacterie en de virussen die proberen het te vernietigen. "
Chisholm zei dat hun bevindingen een verder bewijs zijn van de "ongelooflijke intimiteit van de relatie tussen faag en gastheer".
Zij en haar collega's zijn nu van plan om de functies van andere genen te verkennen die de fagen hebben toegeëigend uit gastheercellen. Dit zou meer inzicht kunnen geven in de selectieve druk die deze faag-gastheer interacties in de open oceanen aandrijven.
"Het meeste van wat we over faag en bacteriën begrijpen, is afkomstig van modelmicro-organismen die worden gebruikt in biomedisch onderzoek." De omgeving van het menselijk lichaam verschilt dramatisch van die van de open oceanen, en deze oceanische faag heeft ons veel te leren over fundamentele biologische processen, zei Chisholm.
Fondsen van de Gordon en Betty Moore Foundation, het CMORE-programma van de National Science Foundation en het programma Biological Oceanography, en het Amerikaanse ministerie van Energie hielpen mee het onderzoek te betalen.
Geschreven door Catharine Paddock PhD

40% van de politieagenten heeft een slaapstoornis, VS, Canada

Uit een onderzoek onder politieagenten in de VS en Canada blijkt dat ongeveer 40% een slaapstoornis heeft en dit is in belangrijke mate gekoppeld aan een verhoogd risico op nadelige gezondheidsproblemen, prestatie en veiligheidsproblemen. De onderzoekers rapporteren hun bevindingen deze week online in JAMA, Journal of the American Medical Association.

(Health)

Immuniteit neemt af na de laatste dosis van het kinkhoestvaccin

Hoewel er in de Verenigde Staten veel vaccin tegen kinkhoest is toegediend, is de incidentie van kinkhoest nog steeds het hoogste in jaren. Eén reden zou kunnen zijn dat na het toedienen van de vijfde dosis de immuniteit afneemt. (Pertussis is de medische term voor kinkhoest.

(Health)