Ученые раскрыли молекулярную структуру сложного бактериофага
Не все вирусы вредны. Бактериофаги — это вирусы, которые заражают бактерии и могут использоваться для контроля бактериальных инфекций. Их можно модифицировать для применения в интересах человека, например, как альтернативу антибиотикам.
Ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) вместе с международными коллегами из MSU Moscow, Shenzhen и Academia Sinica в Тайване изучили молекулярную архитектуру теквинтавируса, также известного как T5-подобные бактериофаги.
Вирусы T5 — это безоболочечные вирусы с головкой икосаэдрической формы, содержащей вирусную ДНК, и не сокращающимся гибким хвостом, который служит каналом для впрыскивания ДНК в клетку бактерии-хозяина.
Ученые получили атомные модели для всех структурных компонентов вируса. Это первый случай, когда хвостатый вирус с гибким хвостом был полностью визуализирован с таким уровнем детализации. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Чтобы эффективно модифицировать эти вирусы для конкретных целей, мы должны знать их организацию на атомном уровне и механизмы заражения целевых бактерий. Поэтому мы решили использовать крио-электронную микроскопию, чтобы визуализировать бактериофаг DT57C целиком с высоким разрешением», — объяснил профессор Маттиас Вольф.
Исследователи, работающие над фаговой терапией (использование бактериофагов для лечения бактериальных инфекций), могут извлечь пользу из этого исследования.
«Структурные знания, которые мы получили, могут позволить создать бактериофаги с улучшенной способностью уничтожать бактериальные патогены», — добавил профессор Вольф.
Один из главных вызовов исследования — реконструировать бактериофаг целиком, а не только его отдельные компоненты. DT57C состоит из головки, шейки, хвоста и базальной пластинки на его конце. Многие из этих компонентов гибкие, что затрудняет детальную визуализацию их архитектуры.
Чтобы справиться с этим, исследователи разработали новые методы, которые планируют применять к другим вирусам со сложной формой.
«Мы должны были придумать новые способы решения возникших проблем, и мы считаем, что методы, разработанные в этом исследовании, будут интересны многим ученым, изучающим вирусы», — пояснил доктор Рафаэль Аяла. — «Фаговая терапия — это активная область исследований, и очень вероятно, что мы увидим эти методы лечения при нашей жизни».
Использование вирусов для модификации бактерий представляет огромный интерес, поскольку бактерии лежат в основе многих природных и технологических процессов. Это исследование будет полезно для создания вирусов для борьбы с бактериальными заболеваниями, поражающими людей, растения и другие организмы.