Крошечный древний вирус раскрывает секреты борьбы с супербактериями

Структура вируса Bas63, поражающего кишечную палочку, в молекулярных деталях. Автор: University of Otago

Исследовательская группа под руководством Университета Отаго создала детальную структурную карту бактериофага, что дает новое представление о том, как эти вирусы можно использовать для борьбы с лекарственно-устойчивыми бактериями.

Ведущий автор доктор Джеймс Ходжкинсон-Бин, защитивший докторскую диссертацию на кафедре микробиологии и иммунологии, заявляет, что бактериофаги вызывают «крайний интерес» у ученых, ищущих альтернативы антибиотикам на фоне растущей антимикробной резистентности.

«Вирусы-бактериофаги безвредны для всей многоклеточной жизни и способны очень избирательно находить и уничтожать целевые бактерии. Благодаря этому их все активнее исследуют и применяют в «фаговой терапии» для лечения высокоустойчивых к лекарствам бактерий», — говорит он.

Он поясняет, что бактериофаги — это «невероятно сложные вирусы», которые заражают бактерии с помощью крупных механических структур, известных как «хвосты».

3D-анализ показывает, как фаг атакует кишечную палочку

Исследование, опубликованное в Science Advances, проводилось учеными из Отаго и Окинавского института науки и технологий. Они изучили структуру вируса Bas63, поражающего кишечную палочку, на молекулярном уровне, чтобы лучше понять, как его хвост функционирует во время заражения.

«Этот вид исследований важен для понимания того, как мы можем выбирать оптимальные бактериофаги для терапий, и для понимания различий в инфекционном поведении, которые мы наблюдаем в лаборатории», — отмечает доктор Ходжкинсон-Бин.

Старший автор работы доцент Михнеа Бостина, также из отдела микробиологии и иммунологии Отаго, отмечает, что растущая устойчивость к антибиотикам и усиление угроз глобальной продовольственной безопасности со стороны фитопатогенов делают бактериофаги все более ценной альтернативой.

«Наша детальная схема бактериофага продвигает целенаправленный дизайн для медицинских, сельскохозяйственных и промышленных применений — от лечения инфекций до борьбы с биопленками в пищевой промышленности и системах водоснабжения.

«Помимо науки, 3D-данные — которые показывают редкие связи воротничка-«усов» вируса, гексамерные декоративные белки и разнообразные хвостовые фибриллы — могут вдохновить художников, аниматоров и педагогов».

Структурные подсказки углубляют понимание вирусной эволюции

По словам доктора Ходжкинсона-Бина, понимание структуры вируса также помогает прояснить, как эти вирусы эволюционировали.

«В то время как ДНК обычно служит лучшим эволюционным маркером у людей, трехмерная структура вируса более информативна в отношении его отдаленных эволюционных связей с другими вирусами», — говорит он.

Команда идентифицировала особенности, которые ранее наблюдались только у очень отдаленно родственных вирусов, выявив ранее не задокументированные эволюционные связи.

«Мы знаем из структурных исследований, что бактериофаги связаны с вирусами герпеса — считается, что эти отношения простираются на миллиарды лет назад, до появления многоклеточной жизни. По этой причине, когда мы смотрим на структуру бактериофага, мы смотрим на живые ископаемые, первобытные древние существа.

«В этом есть что-то поистине прекрасное».

Развитие предыдущих открытий

Эта вновь описанная структура является второй в своем роде, задокументированной той же исследовательской группой. Ей предшествовало более раннее исследование патогенов, ответственных за болезни картофеля, которое недавно было опубликовано в Nature Communications.

ИИ: Это исследование открывает многообещающие перспективы в борьбе с одной из самых серьезных угроз современному здравоохранению — антимикробной резистентностью. Использование «живых ископаемых» вирусов для лечения инфекций — это элегантное решение, которое демонстрирует, как фундаментальная наука может привести к практическим прорывам.