Клетки млекопитающих поглощают фаговые частицы, чтобы усилить рост и метаболизм

Взаимодействие бактериофагов с бактериями изучено достаточно хорошо, в отличие от их влияния на различные процессы в клетках млекопитающих. Однако известно, что клетки млекопитающих способны поглощать фаговые частицы, и ученые из Австралии и Канады показали на различных культурах клеток, что поглощение фага T4 не сопровождается активацией ДНК-зависимых воспалительных сигнальных путей, а способствует росту и выживанию клеток. Результаты работы опубликованы в PLoS Biology.

Предыдущие исследования показали, что фаг Т4 интернализуется клетками млекопитающих по пути макропиноцитоза. Авторы обсуждаемой работы выделили и несколько раз отфильтровали лизат бактериальных клеток так, чтобы в нем не осталось никаких бактериальных токсинов, которые могли бы привести к запуску пути врожденного иммунитета TLR4 (этот рецептор распознает липополисахарид клеточной стенки бактерий), и других фрагментов бактерий. В качестве клеток млекопитающих исследователи использовали клетки легочной аденокарциномы А549 и линию клеток почки собаки MDCK-I.

После добавления фага к клеткам ученые следили за происходящими изменениями. Хотя фаг мог бы активировать рецептор TLR9, который распознает чужеродную ДНК и запускает воспалительный путь, этого эффекта не наблюдалось. Поскольку Т4 не запускал никаких воспалительных путей, авторы работы заключили, что в макропиносоме фаг находится в интактном состоянии и его ДНК скрыта белками капсида. Далее из макропиносомы в цитозоль могли бы выйти фаговые частицы или фаговая ДНК. В последнем случае можно было бы ожидать активации сигнального пути cGAS-STING, которая запустила бы выработку воспалительных цитокинов. Чтобы проследить возможную активацию этого пути, ученые использовали нормальные макрофаги из костного мозга и макрофаги, нокаутные по STING. В обоих случаях частицы фага поступали внутрь клеток, однако активации провоспалительных путей не произошло. Таким образом, фаговая ДНК из частиц Т4 не выходит.

Чтобы определить, на что же все-таки влияет поглощение фага эукариотической клеткой, ученые воспользовались микрочипом из антител, покрывающим белки большинства сигнальных путей. В этом эксперименте вновь были задействованы клетки A549 и MDCK-1. Оказалось, что поглощение фаговых частиц приводит к активации сигнального пути AKT, который влияет на широкий спектр биологических процессов: гликолиз, синтез белка, выживаемость и пролиферацию клеток, синтез гликогена и жирных кислот, а также подавляет аутофагию. Кроме того, Т4 подавляет циклинзависимую киназу 1 (CDK1), из-за чего клетка не делится, но растет, и фазы клеточного цикла растягиваются во времени.

Эти же данные исследователи подтвердили с помощью FACS-анализа на клетках A549. Фазу клеточного цикла они определяли по концентрации ДНК, и оказалось, что через 24 часа после обработки клеток фагом T4 доля клеток в фазе G0/G1 была значительно больше, чем в контроле. Это позволяет предположить, что, в соответствии с наблюдениями на микрочипах, поглощение фага клетками удлиняет фазу G0/G1, влияя тем самым на рост и выживаемость клеток.

Также ученые провели анализ пролиферативной активности клеток, обработанных фагом Т4. Через 72 часа после добавления фаговых частиц клетки пролиферировали намного активнее, чем контрольные. Таким образом, обработка клеток млекопитающих бактериофагом in vitro приводит к усилению клеточной пролиферации в течение нескольких дней.

Авторы исследования заключают, что клетки млекопитающих могут захватывать фаговые частицы для усиления собственного роста и метаболизма.

Описана новая система анти-CRISPR, защищающая фаг от «иммунной системы» бактерии