Вирусы джамбо-фаги можно использовать вместо антибиотиков
Ученые Калифорнийского университета описали молекулярный механизм джамбо-фага — вируса, который убивает бактерий, и использовали этот вирус для фаговой терапии против бактерий, устойчивых к антибиотикам.
ДНК джамбо-фага более чем в четыре раза превышает ДНК обычного фага. Он создает выделенное пространство внутри бактерии, окруженное защитным белковым экраном. Внутри этого пространства джамбо-фаг спокойно копирует свою ДНК.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что этот защитный белок пропускает только определенный набор нужных джамбо-фагу белков. Ученые выделили большой белок, который играет роль своего рода привратника: он распознает и пропускает только те белки, которые нужны фагу. Ученые назвали этот процесс опознания «тайным рукопожатием». Работа опубликована в журнале Nature.
Тайное рукопожатие
Джамбо-фаги принадлежат к группе вирусов, называемых бактериофагами, или фагами, которые были открыты более века назад. Изначально фаги рассматривались как способ лечения бактериальных инфекций, поскольку сами фаги безвредны для человека и могут убивать только определенные бактерии, на которые они нацелены, и не затрагивают полезные бактерии.
Интерес к фагам угас после разработки антибиотиков, но сегодня необходимо найти новые способы борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями, и о фагах снова вспомнили.
Ученые впервые начали работать над джамбо-фагами в начале 1980-х годов, но только в 2017 году исследователи из UCSF и Калифорнийского университета в Сан-Диего совместными усилиями идентифицировали тот самый белок-привратник, из которого состоит щит.
Ученые подозревали, что этот щит может дать джамбо-фагам явные преимущества перед обычными фагами, когда речь идет об использовании этих вирусов против инфекций. Исследователи хотели узнать, как щит распознает полезные белки и дает им возможность проникнуть в защищенную зону.
В центре внимания оказался белок фага, который ученые назвали Importer1, или Imp1. Чтобы белки получили возможность пройти в защищенное пространство, они должны были взаимодействовать с Imp1. Ученые обнаружили набор белков-импортеров, которые помогают Imp1 протаскивать внешние белки через щит.
Взаимодействие между Imp1 и белком, находящимся за пределами щита, должно быть правильным, чтобы белок получил разрешение войти в защищенную зону. «Это похоже на тайное рукопожатие между двумя друзьями», — говорит соавтор работы Джозеф Бонди-Деноми. — «Те, у кого правильное рукопожатие, получают разрешение, а остальные — нет».
Фаги вместо антибиотиков
В своей работе исследователи использовали бактерии Pseudomonas, которые они выбрали потому, что они хорошо известны своей устойчивостью к большинству антибиотиков. Понимание работы джамбо-фага помогло ученым усовершенствовать старые методы фаговой терапии.
Бактерии быстро изобретают новые средства защиты. Как только они придумают способ преодолеть защитный экран фага, они его убьют. Понимание того, как именно работают секретные рукопожатия фага, должно помочь ученым разработать фаги, способные противостоять этим эволюционным изменениям.
В лаборатории Бонди-Деноми уже разработан метод внесения необходимых генетических изменений в фаги этого семейства. Ученые могут использовать эти знания для создания фагов, которые будут производить лекарства или бороться с раковыми опухолями, вызванными бактериальными инфекциями.