Завантаження...

Навіщо бактеріофаги «підслуховують розмови» бактерій

 

Дослідники з Принстонського університету (США) описали* бактеріофаг VP882, який може перехоплювати та інтерпретувати сигнали бактерій, та шукають спосіб використати цей феномен для підвищення ефективності фаготерапії кишечник інфекційних хвороб

Справжньою сенсацією в мікробіології стало відкриття, що вірус може виявляти речовини, які бактерії використовують для комунікацій, та реагувати на них. Крім того, це стало підґрунтям для створення унікальної системи управління бактеріофагами за допомогою штучних хімічних сигналів.

В житті бактеріофага є два варіанти: залишитися в бактерії-господарі в прихованій формі (лізогенний цикл) або вбити її (літичний цикл). В другому випадку, як відомо, тисячі новостворених фагових частинок виходять із бактерії у пошуках нових господарів. Якщо поруч немає потрібних їм бактерій, фаги поступово гинуть. Фаг VP882 знайшов, як знизити ризик такого невтішного сценарію: він чекає, поки бактерії «оголосять», що їх багато, і тільки тоді запускають літичний цикл. При цьому в нащадків фага різко зростають шанси знайти господаря.

Виявляється, як пояснюють автор роботи, коли бактеріофаг знаходиться в лізогенному стані він не «спить», як всі вважали, а чекає, наче в засідці, на певні сигнали. Ці сигнали у бактерій відкрили 25 років тому та називають «почуттям кворуму». Вони забезпечують координацію дій бактерій: поділ, формування біоплівок, виробництво екзополісахаридів, агрегацію клітин тощо. Але досі ніхто не міг уявити, що віруси можуть перехоплювати та інтерпретувати ці сигнали.

Звичайні бактеріофаги вже багато десятиліть використовують для лікування бактеріальних інфекцій, але VP882 – це перший виявлений фаг, який «обирає» для вбивства найліпший момент – коли навколо багато бактерій, до яких він специфічний. Дослідники були впевнені, що такий феномен не може бути притаманний лише одному виду бактеріофагів, та швидко знайшли подібні властивості в низки інших фагів.

Вивчивши механізм, який використовує VP882, вчені навчилися перепрограмовувати його таким чином, щоб він розпочинав літичний цикл у відповідь на хімічні сигнали, які обирає дослідник. Більше того, автори роботи стверджують, що фаг VP882, на відміну від інших вірусів, не є вузько специфічним і може атакувати різні, неспоріднені види бактерій. Так, в експерименті VP882 «за командо» дослідників знищував збудників кишечник інфекцій: Vibrio cholerae, Salmonella та E. coli.

Можливість генетично-модифікувати бактеріофаги таким чином, щоб вони перемикалися на літичний цикл у відповідь на певну «команду», може значно розширити можливості фаготерапії.

* Silpe JE and Bassler BL. A Host-Produced Quorum-Sensing Autoinducer Controls a Phage Lysis-Lysogeny Decision // Cell, Published: December 13, 2018. DOI: 10.1016/j.cell.2018.10.059