Нещодавно дослідники активно зосередилися на бактеріофагах, як на новому інструменті для лікування та знешкодження бактерій, стійких до антибіотиків. Особливу увагу було приділено фагам-гігантам — нещодавно виявленим вірусам, які мають надзвичайно великі геноми — які можна використовувати як спеціальні засоби доставки антибіотиків безпосередньо до джерела інфекції.

Але для того, щоб забезпечити нові терапевтичні засоби за допомогою фагів, вчені повинні спочатку зрозуміти надзвичайну біологічну структуру та механізми всередині цих таємничих вірусів.

Дослідники Школи біологічних наук Каліфорнійського університету в Сан-Дієго та їхні колеги з Інституту інноваційної геноміки Каліфорнійського університету в Берклі та Університету Чулалонгкорн у Бангкоку зробили значний крок вперед у розшифровці декількох основних функцій гігантських фагів.

«Ці фаги-гіганти мають великі геноми, якими теоретично можна маніпулювати для перенесення корисного навантаження, яке ефективніше вбиває бактерії», — сказав Джо Погліано, професор Школи біологічних наук Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. «Проблема в тому, що їхній геном закритий, тому до нього непросто отримати доступ. Але тепер ми виявили деякі його основні елементи».

Дослідження під керівництвом аспіранта Школи біологічних наук Чейза Моргана було зосереджено на величезних фагах Chimalliviridae, які, як було виявлено, розмножуються всередині бактерій, утворюючи відсік, що нагадує ядро ​​в клітинах людини та інших живих організмів. Ядроподібний компартмент Chimalliviridae відокремлює та вибірково імпортує певні білки, які дозволяють йому реплікуватися всередині бактерії-господаря. Але те, як цей процес розгортається, було загадковою частиною процесу.

Використовуючи нові інструменти генетичної та клітинної біології, Морган і його колеги ідентифікували основний білок, який вони назвали «білковий імпортер хімаллівірусів А» або PicA, який діє як тип вишибали в нічному клубі, вибірково перевозячи білки, комусь дозволяючи входити всередину ядра, але забороняючи доступ іншим. Вони виявили, що PicA координує транспортування білка-вантажу через захисну оболонку фагового ядра.

«Простий факт, що цей вірус здатний створити цю неймовірно складну структуру та транспортну систему, справді дивовижний, і подібного ми ще не бачили», — сказав Морган. «Те, що ми вважаємо складною біологією, зазвичай зарезервовано для вищих форм життя з людьми та нашими десятками тисяч генів, але тут ми бачимо функціонально аналогічні процеси у порівняно крихітному вірусному геномі лише приблизно з 300 генів. Це, мабуть, найпростіша вибіркова транспортна система, яку ми знаємо».

Використовуючи CRISPRi-ART, програмований РНК-інструмент для вивчення геномів, дослідники змогли продемонструвати, що PicA є важливим компонентом розвитку та процесу реплікації ядра Chimalliviridae.