Гигантские вирусы можно использовать для борьбы с бактериями
Ученые занимаются изучением гигантских вирусов, поскольку они разрабатывают более эффективные средства против бактерий. Благодаря своей «диете» из бактерий эти вирусы могут стать ключом к созданию антибиотиков, которые одним ударом уничтожат смертельные инфекции. Но сначала ученым нужно будет научить вирусы секретному рукопожатию.
Вирусы технически не едят бактерии. В зависимости от того, какой это вирус, он захватывает определенный тип клетки-хозяина, а затем крадет энергию этой клетки, чтобы питать свой собственный процесс репликации. Многие вирусы нацелены на клетки тканей (например, те, которые составляют оболочку легких или лимфатические узлы), но другие жаждут исключительно клетки бактерий. Эти вирусы называются бактериофагами или просто фагами.
Исследователи экспериментировали с бактериофагами как оружием для борьбы с инфекциями почти столетие — даже до того, как обычные антибиотики достигли своего пика. Но среднестатистический бактериофаг восприимчив к бактериальной защите организма.
Чтобы остановить иммунную систему, ученые должны призвать на помощь тяжелую артиллерию: гигантские фаги или сверхбольшие бактериофаги.
Микробиологи обнаружили, что гигантские фаги обладают защитными щитами, которые защищают их от иммунных реакций организма. Но эти щиты не могут полностью блокировать организм; это помешало бы гигантским фагам получать белки, необходимые им для продолжения работы.
Новое исследование показывает, что вместо того, чтобы без разбора отвергать свое окружение, гигантские фаги используют «секретные рукопожатия», чтобы определить, какие белки принять, а какие отвергнуть.
Согласно пресс-релизу Калифорнийского университета в Сан-Франциско, все запомненные рукопожатия фага-гиганта связаны с большим центральным белком. У этого белка есть много уникальных «рук», каждая из которых соответствует разным типам белков, с которыми фаг может столкнуться в организме. Когда вирус-гигант сталкивается с белком, микроскопические незнакомцы пытаются «пожать ему руки». Если белок знает правильное рукопожатие, ему разрешается войти в вирус-гигант; если нет, он отвергается.
«Для фага это удивительно сложная задача», — сказал старший автор исследования и иммунолог Джозеф Бонди-Деноми.
Он и его команда исследовали гигантские фаги типа ΦKZ, которые специально нацелены на Pseudomonas, род из 348 различных грамотрицательных бактерий. Одним из таких типов бактерий является Pseudomonas aeruginosa, которая, как известно, проникает в организм после операции и заражает кровь, легкие, желудочно-кишечный тракт и другие важные системы.
Раскрыв секретные рукопожатия, лежащие в основе внутренних функций гигантских фагов типа ΦKZ, исследователи стали на один шаг ближе к созданию антибактериальных методов лечения с использованием фагов, которые могли бы предотвратить или быстро устранить эти опасные для жизни послеоперационные инфекции, даже в условиях беспрецедентной устойчивости к антибиотикам.
«Мы только в начальной точке реализации всего этого потенциала», — сказала Клэр Коконтис, биолог, участвующая в исследовании. «Понимание фундаментальной науки о том, как работают эти фаги, закладывает основу для их адаптации для борьбы с болезнями».
Статья была опубликована в журнале Nature.