Фаги впроваджують свій генетичний матеріал у бактеріальну клітину, захоплюють її механізм для самовідтворення і зрештою змушують бактеріальну клітину лопатися, вивільняючи нові фаги для зараження інших бактерій. Цей процес дуже специфічний, оскільки фаги зазвичай заражають тільки певні типи бактерій, що робить їх цільовою формою протимікробного лікування, пояснює Нілс Біркхольц, постдокторський науковий співробітник з молекулярної мікробіології Університету Отаго.

Нещодавнє дослідження вчених, опубліковане в журналі Nature, автором якого є Біркхольц, було спрямоване на розуміння того, як фаги долають бактеріальний захист, зокрема, за допомогою анти-CRISPR білків, що можуть відключити бактеріальну CRISPR-систему — захисний механізм, який бактерії використовують для розрізання чужорідної ДНК, наприклад, фагів. Однією з проблем під час використання фагів проти стійких до антибіотиків бактерій є природні системи захисту, які розвинулися в бактерій, каже Біркхольц.

Системи CRISPR, які більш відомі завдяки своїй ролі в технологіях редагування генів, діють як імунна система бактерій, націлюючись і розрізаючи ДНК фагів, що вторглися. Однак фаги виробили власні контрзаходи у вигляді анти-CRISPR білків, які пригнічують CRISPR-системи, даючи змогу фагам обходити ці захисні механізми і продовжувати атаку на бактеріальну клітину. Дослідження цих білків показали, що вони повинні ретельно регулюватися всередині фага, щоб уникнути перевиробництва, яке може завдати шкоди здатності фага до реплікації. Ця регуляція здійснюється за допомогою особливих білків, відомих як анти-CRISPR-асоційовані (Aca) білки, які забезпечують збільшення виробництва анти-CRISPR тільки в разі потреби, а потім швидко знижують його, щоб зберегти ресурси для реплікації фага.

Відкриття того, що білки Aca можуть регулювати виробництво анти-CRISPR як на транскрипційному, так і на трансляційному рівнях, додає новий рівень розуміння того, як фаги контролюють ці найважливіші процеси і змусило вчених по-новому поглянути на їхнє потенційне застосування там, де антибіотики не справляються, заявив Біркхольц.

Наслідки цього дослідження досить значні як для природних екосистем, так і для розробки ліків на основі фагів. Краще розуміючи складні механізми їхнього контролю, вчені зможуть поліпшити дизайн терапій для більш ефективної боротьби з бактеріями, стійкими до антибіотиків. Ці знання можуть зіграти вирішальну роль у тривалій боротьбі з бактеріальними патогенами, які більше не реагують на традиційні методи лікування, що в перспективі призведе до створення важливих методів лікування, буквально рятуючи все людство.