Крошечное смертоносное оружие, которое вирусы используют для убийства бактерий

Ученые из EPFL измерили острие иглоподобного наконечника, которым вирусы-бактериофаги семейства φ92 атакуют сальмонеллу и колиформные бактерии. Его размер составляет всего 1 нанометр — примерно в 20 раз больше диаметра атома гелия. Открытие, опубликованное в журнале Structure, позволяет лучше понять стратегию атаки бактериофагов, которые интенсивно изучаются из-за их терапевтического потенциала.

Структура смертоносного оружия

  • Состав: Бронебойное оружие φ92 состоит из трех цепей идентичных белков, образующих длинные переплетенные молекулы.
  • Функция: Этот молекулярный «шип» достаточно острый, чтобы пронзить бактериальную мембрану. Он расположен на самом дальнем конце вируса и, по-видимому, характерен для всех видов семейства бактериофагов φ92.

Механизм атаки

  1. Фаг распознает сахара и белки на поверхности бактерии-хозяина и прикрепляется к ней.
  2. Запускается сложный процесс: цепь белков раскручивается, проталкивая инъекционную трубку с наконечником через мембрану жертвы, как игла шприца.
  3. Наконечник отсоединяется от трубки, и под давлением генетический материал из «головы» вируса (капсида) впрыскивается в бактерию, после чего фаг начинает размножаться.

Детали исследования

Ученые использовали методы рентгеновской кристаллографии, чтобы с высоким разрешением определить полную структуру наконечника — вплоть до десятка атомов на его острие.

  • Неожиданная находка: В структуре наконечника был обнаружен атом железа. Его функция пока неизвестна, но, учитывая токсичность этого элемента, ученые полагают, что он присутствует не случайно.

Терапевтический потенциал

Исследование имеет практическое значение. Бактериофаги рассматриваются как перспективное оружие в борьбе с инфекционными бактериями.

  • Специфичность: Форма иглоподобного наконечника, вероятно, определяет, какие виды бактерий может атаковать фаг.
  • Пиоцины: Особый интерес представляют неполные бактериофаги — «пиоцины». Это естественно производимый бактериями инъекционный аппарат вируса (без капсида и генетического материала).
    • Они могут проникать в бактериальную мембрану и убивать бактерию, но без инъекции чужеродного генома.
    • Это позволяет избежать риска мутации фага и атаки «хороших» бактерий.

Вывод: Понимание структуры и функций компонентов бактериофагов, таких как наконечник φ92, является ключевым для разработки целенаправленных антибактериальных терапий.