A fertőzésekkel való küzdelem minden földi élőlény számára állandó probléma, mondja Jonathan Kagan, a Bostoni Gyermekkórház immunológusa. Míg mi emberként a vírusok, baktériumok és a gombák miatt aggódunk, a baktériumoknak is megvannak a maguk kórokozói, a rájuk „szakosodott” vírusok, a fágok. És ahogy minden élőlény, a baktériumok is változatos módokat fejlesztettek ki a fertőző ágensek ellen.
Míg azonban az ember és a többi komplex szervezett összetett immunrendszerrel tud védekezni, amelyben speciális sejtek pusztítják el a betolakodókat, az egyszerűbb organizmusoknál ez a feladat a fehérjéknek jut. A bakteriális védekezőmechanizmusok közül persze számos magasabb szinten is megőrződött az evolúció során, és például az emberekben is megtalálható, mémileg módosulva. Egy most közzétett tanulmány szerzői azonban egy olyan bakteriális védekezési módról számolnak be, amelyre még sehol máshol nem láttak példát. Mindez azért is érdekes, mert napjaink legígéretesebb génszerkesztési technikája szintén egy bakteriális védekezőrendszeren, a CRISPR-Cas9-rendszeren alapul, igazolva az ilyen megoldások kutatásában komoly gyakorlati potenciál rejtőzhet.
Egyes antivirális rendszerek, például a CRISPR-Cas9 azon DNS specifikus szakaszait ismerik fel, amit a fág a baktériumba juttat. Mások nem közvetlenül detektálják a vírus fragmentumait, hanem a vírus okozta károkra reagálnak, például a sérült saját DNS-re vagy a rosszul működő sejtszintű folyamatokra. A most felfedezett Avs fehérjék azonban valami egészen mást csinálnak. Feng Zhang (MIT) és Eugene Koonin (Országos Biotechnológiai Információs Központ) kollégáik segítségével feltárták, hogy ezek a proteinek azokat a vírusfehérjéket érzékelik közvetlenül, amelyeket a vírus legyártat a sejt saját rendszereivel.
A fehérjemonitorozás nem kockázatmentes a mikrobák számára, hiszen néhány mutáció is felismerhetetlenné teheti a fehérjét, amely így elszökhet a detektálás elől. A komplex organizmusok ezt úgy oldják meg, hogy milliárdnyi specializálódott immunsejttel erednek a vírusfehérjék nyomába. Egyetlen baktériumnak azonban nem állnak rendelkezésére ilyen erőforrások.
Az Avs fehérjék viszont meglepően hatékonyan végzik el a feladatukat. Nem zökkentik ki őket a kisebb-nagyobb mutációk okozta változások a fehérjeszerkezetben: 24 különböző fágon tesztelték őket, amelyek 9 eltérő családba tartoztak, és gyakorlatilag minden idegen fehérjét felismertek. Ami azért is meglepő, mert a különböző víruscsaládok kapcsán célba vett fehérjék csaknem teljesen eltérő aminosavsorrenddel rendelkeznek. Van bennük viszont valami közös: azonos feladatot látnak el (a virális DNS felcsavarása a feladatuk, hogy ez bekerülhessen az újonnan felépített vírusrészecskékbe), és ebből adódóan nagyon hasonló az alakjuk.
Az Avs fehérjék pedig pontosan ezt az alakot ismerik fel: vagyis nem az aminosavak sorrendjét azonosítják, hanem a fehérjék három dimenziós alakját. Úgy viselkednek, mint egy kesztyű: saját struktúrájuk olyan, hogy képesek körülölelni a velük kompatibilis proteineket (amelyek nem feltétlenül teljesen egyformák, de alapvetően hasonló a térszerkezetük). A vírusfehérjék csak egy módon tudnának elszökni ezen típusú azonosítás elől: ha alapvetően megváltozik a térszerkezetük. Ez viszont destabilizálhatja a fehérjét vagy lehetetlenné teheti annak működését, így a hasonló módosulások ritkán fordulnak elő.
Ez a sokoldalú azonosítás ráadásul nemcsak a fágoknál működik. A szakértők a fágok távoli rokonain, állati herpeszvírusokon is tesztelték a módszert, és a bakteriális fehérjék ezek fehérjéit is felismerték. Hogy az emberben működik-e hasonló rendszer, azt egyelőre nem tudni – egyelőre nem találtak ilyet a kutatók.
