Ученые раскрыли молекулярную структуру сложного бактериофага

Новости сегодня - Ученые раскрыли молекулярную структуру сложного бактериофага

Слово «вирус» часто ассоциируется с негативным подтекстом. Однако важно отметить, что не все вирусы вредны. На самом деле внутри нашего тела живет множество вирусов, которые играют важную роль в нашем здоровье. Одним из примеров являются бактериофаги, вирусы, которые заражают бактерии и могут использоваться для контроля бактериальных инфекций.

Известно, что эти вирусы имеют более сложную форму и не были детально изучены на атомный уровень раньше. Их можно спроектировать так, чтобы они лучше подходили для задач, представляющих интерес для человека, например, как альтернатива антибиотикам.

Ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) вместе со своими международными сотрудниками из МГУ в Москве и Шэньчжэне и Академией Синика на Тайване изучили молекулярную архитектуру текинтавируса, также известного как Т5-подобные бактериофаги. , чтобы понять, как эти вирусы организованы на молекулярном уровне.

Вирусы Т5 представляют собой вирусы без оболочки, головка которых имеет икосаэдрическую форму и содержит вирусную ДНК, а также несжимающийся гибкий хвост, который действует как канал для инъекции ДНК в бактериальную клетку-хозяина.

Учёные получили атомные модели всех структурных компонентов вируса. Впервые хвостатый вирус с гибким хвостом был обнаружен полностью на таком уровне детализации. Результаты их исследования были опубликованы в журнале Nature Communications и заложили основу для будущих исследований механизма заражения этими вирусами.

«Чтобы эффективно создавать и модифицировать эти вирусы для конкретных целей, мы должны знать их организацию на атомном уровне и механизмы, с помощью которых они заражают целевые бактерии. По этим причинам мы решили использовать крио-электронную микроскопию для визуализации бактериофага DT57C в высоком разрешении во всей его полноте». Объяснил профессор Маттиас Вольф, руководитель отдела молекулярной криоэлектронной микроскопии.

Исследователи, работающие над фаговой терапией, в которой бактериофаги используются для лечения бактериальных инфекций в сельскохозяйственных культурах, рыбной аквакультуре и других областях, могут получить пользу от результаты этого исследования. «Полученные нами структурные знания могут позволить создать бактериофаги с улучшенной способностью уничтожать эти бактериальные патогены», — сказал он. Профессор Вольф добавил.

Означает ли это, что бактериофаги «хороши»? вирусы? Доктор Рафаэль Айала, ведущий автор исследовательской работы, объяснил, что эти вирусы хороши, когда их действия приносят нам пользу, и плохи, когда они причиняют нам вред, как в случае с бактериями.

Примером того, какую пользу бактериофаги могут принести нам, является их использование в генной терапии. «Один из способов распространения генов по клеткам — это поместить их в человеческий вирус, который был модифицирован двумя способами: во-первых, чтобы он не вызывал заболевания, а во-вторых, чтобы также нести гены, которые вы хотите внедрить для лечения конкретного заболевания. . Таким образом, вирус используется как средство для внедрения лекарства», — сказал он. Сказал доктор Аяла.

Одной из основных задач исследования была реконструкция бактериофага в целом по электронно-микрофотографиям со значительными подробностями, а не только некоторых его компонентов. DT57C Бактериофаг содержит головку, шейку, хвост и опорную пластинку на конце хвоста. Многие из этих компонентов являются гибкими и могут свободно перемещаться, что затрудняет детальную визуализацию их молекулярной архитектуры, подобно тому, как сложно сделать хорошую фотографию быстро движущегося объекта.

Чтобы справиться с этим, исследователи разработали новые методы, которые планируют применить к другим вирусам сложной формы. «Нам пришлось подумать о новых способах решения проблем, с которыми мы столкнулись, и мы полагаем, что методы, разработанные в этом исследовании, будут интересны многим исследователям, изучающим вирусы», — сказал он. Доктор Аяла объяснила. «Фаготерапия — это активная область исследований, и вполне вероятно, что мы увидим эти методы лечения в нашей жизни».

Использование вирусов для модификации бактерий представляет собой огромную область интересов, поскольку бактерии лежат в основе многих естественных и инженерных процессов, включая переработку питательных веществ, симбиоз, биоремедиацию (бактерии используются для очистки окружающей среды) и производство продуктов питания. Это исследование будет полезно при разработке вирусов для борьбы с бактериальными заболеваниями, поражающими людей, растения и другие организмы.

Новости партнеров: