Учёные раскрыли ключевые функции терапевтически перспективных гигантских вирусов

В условиях глобального кризиса антибиотикорезистентности учёные ищут новые способы борьбы с бактериями, обращаясь к необычному союзнику — вирусам-бактериофагам. Особый интерес представляют "гигантские" фаги (jumbo phages) с чрезвычайно большими геномами, которые можно использовать как инструмент для доставки антибиотиков или для прямого уничтожения бактерий.

Исследователи из Школы биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего и их коллеги из Инновационного института геномики Беркли и университета Чулалонгкорн в Бангкоке сделали значительный шаг в расшифровке ключевых функций внутри этих вирусов. Их работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ядро фага и система избирательного транспорта

Исследование сосредоточено на гигантских фагах семейства Chimalliviridae, которые, заражая бактерию, формируют внутри неё компартмент, напоминающий клеточное ядро. Это "ядро фага" избирательно импортирует определённые белки, необходимые для репликации вируса.

Используя новые генетические и клеточно-биологические инструменты, учёные идентифицировали ключевой белок, названный PicA (protein importer of Chimalliviruses A). Он действует как "вышибала", избирательно транспортируя белки через защитную оболочку ядра фага: одним разрешая вход, другим — запрещая.

"Тот факт, что этот вирус способен создать такую невероятно сложную структуру и транспортную систему, действительно поражает", — говорит аспирант Чейз Морган, ведущий автор исследования. — "Это, вероятно, самая простая система избирательного транспорта из известных нам".

Роль CRISPR и эволюционная "гонка вооружений"

С помощью инструмента CRISPRi-ART (программируемой РНК-системы для изучения геномов) исследователи доказали, что PicA необходим для развития ядра фага и процесса репликации. Без этой системы защитные белки бактерии проникли бы внутрь и саботировали размножение вируса.

Эта сложная транспортная система — результат миллиардов лет эволюционной "гонки вооружений" между бактериями и вирусами. Она высоко гибка и избирательна, пропуская только ключевые полезные элементы.

Перспективы для фаговой терапии

Понимание этих механизмов критически важно для инженерной модификации фагов с целью лечения заболеваний. Исследователи стремятся заложить основу для генетического программирования фагов для борьбы с такими опасными патогенами, как:

"Это исследование — первый шаг к пониманию ключевого процесса, критически важного для успешной репликации этих фагов", — отмечает соавтор работы, аспирантка Эмили Армбрустер. — "Чем лучше мы поймём эти основные системы, тем эффективнее сможем конструировать фаги для терапевтического использования".