Дослідницька команда під керівництвом University of Otago – Ōtākou Whakaihu Waka створила надзвичайно детальний структурний «кресленик» бактеріофага. Ця робота посилює потенціал використання таких вірусів як інструменту для боротьби з бактеріями, які більше не реагують на антибіотики.

Провідний автор дослідження доктор Джеймс Годжкінсон-Бін, який здобув докторський ступінь у Департаменті мікробіології та імунології, зазначає, що бактеріофаги викликають дедалі більший інтерес у науковців, оскільки вони шукають альтернативи традиційним антибіотикам на тлі зростаючої загрози антимікробної резистентності.

«Віруси-бактеріофаги є нешкідливими для всіх багатоклітинних організмів і здатні дуже вибірково знаходити та знищувати конкретну бактерію-мішень. Через це їх усе активніше досліджують і застосовують у так званій фаготерапії для лікування проти бактерій, стійких до багатьох ліків», — каже він.

Учений описує бактеріофаги як «надзвичайно складні віруси», які інфікують бактерії за допомогою великих механічних структур, відомих як «хвости».

3D-дослідження показало, як фаг інфікує бактерію E. coli 

Дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, об’єднало науковців з Otago та Okinawa Institute of Science and Technology. Команда детально вивчила молекулярну структуру Bas63 — вірусу, який заражає Escherichia coli, щоб краще зрозуміти, як працює його хвостова структура під час процесу інфікування.

«Такі дослідження важливі для розуміння того, як обирати оптимальні бактеріофаги для терапії та чому в лабораторії ми спостерігаємо різні типи інфекційної поведінки», — пояснює Годжкінсон-Бін.

Старший автор роботи, доцент Міхнеа Бостіна, також із Департаменту мікробіології та імунології університету Otago, зазначає, що бактеріофаги стають дедалі ціннішими в умовах зростання антибіотикорезистентності, а також через поширення хвороб рослин, які загрожують глобальному виробництву продуктів харчування.

«Наш детальний структурний “кресленик” бактеріофага відкриває можливості для раціонального проєктування застосувань у медицині, сільському господарстві та промисловості — від лікування інфекцій до боротьби з біоплівками у харчовому виробництві та водних системах.

Окрім наукової цінності, ці 3D-дані — які демонструють рідкісні з’єднання вірусу, гексамерні декоративні білки та різноманітні хвостові волокна — можуть надихнути художників, аніматорів і викладачів».

Структура вірусу дає підказки про давню еволюцію

Доктор Джеймс Годжкінсон-Бін каже, що аналіз структури вірусів також може розкрити важливу інформацію про їхню еволюцію.

«Хоча для людей найкращим маркером еволюції зазвичай є ДНК, тривимірна структура вірусу дає більше інформації про його далекі еволюційні зв’язки з іншими вірусами», — пояснює він.

Дослідники виявили структурні особливості, які раніше спостерігалися лише у вірусів, що є віддаленими родичами. Це відкриття показало еволюційні зв’язки, про які раніше не було відомо.

«Ми знаємо зі структурних досліджень, що бактеріофаги споріднені з вірусами герпесу — вважається, що цей зв’язок сягає мільярдів років у минуле, ще до появи багатоклітинного життя. Тому, коли ми досліджуємо структуру бактеріофагів, ми фактично дивимося на живі викопні організми — первісні давні істоти. У цьому є щось справді прекрасне».

Продовження попередніх відкриттів структури вірусів

Описана нова структура вірусу стала вже другим відкриттям такого типу для цієї дослідницької групи. Вона продовжує попереднє дослідження, присвячене патогенам, що викликають хвороби картоплі, яке нещодавно було опубліковане у журналі Nature Communications.