Исследовательская группа под руководством Университета Отаго создала чрезвычайно детализированный структурный «чертёж» бактериофага — типа вируса, который инфицирует бактерии. Эта работа усиливает потенциал использования таких вирусов как инструмента для борьбы с бактериями, которые больше не реагируют на антибиотики.

Ведущий автор исследования доктор Джеймс Ходжкинсон-Бин, получивший степень PhD на кафедре микробиологии и иммунологии, говорит, что бактериофаги вызывают всё больший интерес у учёных, поскольку они ищут альтернативы традиционным антибиотикам на фоне растущей угрозы антимикробной резистентности.

«Вирусы-бактериофаги безопасны для всех многоклеточных организмов и способны очень избирательно находить и уничтожать конкретную бактерию-мишень. Поэтому их всё чаще исследуют и применяют в так называемой фаготерапии для лечения бактерий с высокой лекарственной устойчивостью», — говорит он.

Он описывает бактериофаги как «чрезвычайно сложные вирусы», которые заражают бактерии с помощью крупных механических структур, известных как «хвосты».

3D-исследование показало, как вирус E. coli заражает бактерии

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, объединило учёных из Университета Отаго и Института науки и технологий Окинавы. Команда подробно изучила молекулярную структуру Bas63 — вируса, который инфицирует E. coli, чтобы лучше понять, как работает его хвостовая структура во время процесса заражения.

«Такие исследования важны для понимания того, как выбирать оптимальные бактериофаги для терапии и почему в лаборатории мы наблюдаем различия в инфекционном поведении», — говорит доктор Ходжкинсон-Бин.

Старший автор исследования, доцент Михнеа Бостина, также из кафедры микробиологии и иммунологии Университета Отаго, отмечает, что бактериофаги становятся всё более ценными по мере роста антибиотикорезистентности, а также из-за болезней растений, которые продолжают угрожать мировым запасам продовольствия.

«Наш подробный структурный “чертёж” бактериофага открывает возможности для рационального проектирования применений в медицине, сельском хозяйстве и промышленности — от лечения инфекций до борьбы с биоплёнками в пищевой промышленности и водных системах.

Помимо научной ценности, эти 3D-данные — демонстрирующие редкие соединения “воротник-усы”, гексамерные декоративные белки и разнообразные хвостовые волокна вируса — могут вдохновить художников, аниматоров и преподавателей».

Структура вируса даёт подсказки о древней эволюции

Доктор Ходжкинсон-Бин говорит, что анализ структуры вирусов также может раскрыть важную информацию о том, как они эволюционировали.

«Хотя для людей ДНК обычно служит лучшим маркером эволюции, трёхмерная структура вируса даёт больше информации о его дальних эволюционных связях с другими вирусами», — говорит он.

Исследователи обнаружили структурные особенности, которые ранее наблюдались только у вирусов, являющихся дальними родственниками. Это открытие выявило эволюционные связи, о которых раньше не было известно.

«Мы знаем из структурных исследований, что бактериофаги связаны с вирусами герпеса — считается, что эта связь уходит на миллиарды лет назад, ещё до появления многоклеточной жизни. Поэтому, когда мы изучаем структуру бактериофагов, мы фактически смотрим на живые ископаемые — первобытные древние существа. В этом есть что-то по-настоящему прекрасное».

Продолжение предыдущих открытий структуры вирусов

Описанная новая структура вируса стала уже вторым открытием такого рода для этой исследовательской группы. Она следует за более ранним исследованием, посвящённым патогенам, вызывающим болезни картофеля, которое недавно было опубликовано в журнале Nature Communications.