Исследователи из Университета Отаго (Ōtākou Whakaihu Waka) представили подробную структурную карту бактериофага, которая значительно расширяет понимание того, как эти вирусы могут быть использованы в борьбе с устойчивыми к антибиотикам бактериями.
Доктор Джеймс Ходжкинсон-Бин, ведущий автор исследования из Департамента микробиологии и иммунологии, подчеркивает возрастающий интерес научного сообщества к бактериофагам. В условиях, когда устойчивость микроорганизмов к антибиотикам становится глобальной угрозой, эти вирусы предлагают многообещающую альтернативу. «Бактериофаги не представляют опасности для многоклеточных организмов и способны очень избирательно атаковать и уничтожать конкретные виды бактерий, – отмечает доктор Ходжкинсон-Бин. – Именно поэтому их всё активнее изучают и применяют в так называемой «фаговой терапии» для лечения инфекций, вызванных бактериями с высокой устойчивостью к лекарственным препаратам».
Он объясняет, что бактериофаги – это «исключительно сложные вирусы», которые осуществляют заражение бактериальных клеток с помощью крупных механических структур, известных как хвостовые отростки.
В рамках исследования, опубликованного в журнале Science Advances, ученые из Университета Отаго и Окинавского института науки и технологий провели детальный анализ структуры вируса Bas63. Этот бактериофаг известен своей способностью заражать кишечную палочку E. coli. Цель работы заключалась в том, чтобы на молекулярном уровне понять, как функционирует его хвостовой аппарат во время инфекции. «Такие исследования крайне важны для того, чтобы научиться выбирать наиболее подходящие бактериофаги для терапевтических целей и объяснять различия в их инфекционном поведении, которые мы наблюдаем в лабораторных условиях», – комментирует доктор Ходжкинсон-Бин.
Соавтор исследования, доцент Михня Бостина из того же департамента, подчеркивает, что рост антибиотикорезистентности и угроза продовольственной безопасности из-за фитопатогенов делают бактериофаги всё более ценной альтернативой. «Созданная нами подробная схема бактериофага способствует рациональному подходу к разработке новых решений для медицины, сельского хозяйства и промышленности – от лечения инфекций до борьбы с биопленками в пищевой промышленности и системах водоснабжения, – поясняет доцент Бостина. – Помимо научного значения, полученные 3D-данные, которые демонстрируют редкие соединения «усик-воротник», гексамерные декоративные белки и разнообразные хвостовые волокна вируса, могут вдохновить художников, аниматоров и преподавателей».
Доктор Ходжкинсон-Бин также указывает на то, что понимание вирусной структуры помогает прояснить эволюционные пути этих микроорганизмов. «Хотя для человека ДНК обычно является лучшим эволюционным маркером, трехмерная структура вируса гораздо более информативна для выявления его отдаленных эволюционных связей с другими вирусами», – объясняет он. Команда обнаружила структурные особенности, которые ранее наблюдались только у очень отдаленно родственных вирусов, раскрывая тем самым неизвестные до сих пор эволюционные связи. «Благодаря структурным исследованиям нам известно, что бактериофаги связаны с вирусами герпеса – эти взаимоотношения, как считается, насчитывают миллиарды лет, предшествуя появлению многоклеточной жизни. По этой причине, изучая структуру бактериофагов, мы фактически исследуем живые ископаемые, первобытные древние существа. В этом есть нечто поистине прекрасное».
Данное исследование продолжает серию работ той же научной группы. Описанная структура бактериофага Bas63 стала второй по счету, детально изученной и задокументированной ими. Ранее команда уже публиковала в журнале Nature Communications результаты исследования патогенов, вызывающих заболевания картофеля, демонстрируя последовательный подход к изучению различных вирусных структур.
