Skrytý arzenál přírody: Bakteriální viry

Elektronická fotografie falešného barevného přenosu řady bakteriofágů připojených k bakteriální buněčné stěně. Uznání: Wikimedia Commons

Nový genetický přístup by mohl urychlit výzkum interakcí fágů a bakterií s dopady na zdraví, zemědělství a klima.

Vědci neustále hledají nové a vylepšené způsoby, jak se vypořádat s bakteriemi, tj. Vymýtit kmeny způsobující onemocnění nebo změnit kmeny, které mohou být prospěšné. A navzdory chytrým lékům a nástrojům genetického inženýrství, které lidé pro tyto mise vynalezli, se tyto přístupy mohou zdát trapné ve srovnání s dobře cílenými útoky, kterými fágy procházejí – viry infikující bakterie.

Fágy, stejně jako ostatní paraziti, se neustále vyvíjejí způsoby, jak zacílit a využít svůj specifický hostitelský bakteriální kmen, a naopak se bakterie neustále vyvíjejí prostředky k úniku fágů. Tyto věčné boje o přežití přinášejí pozoruhodně rozmanité molekulární arzenály, které vědci škrábají, aby se je naučili, přesto mohou být zdlouhavé a pracné.

Pro získání vhledu do těchto obranných strategií vyvinul tým vedený vědci z Berkeley Laboratory novou, účinnou a levnou metodu. Jak je uvedeno v Biologie PLOSTým ukázal, že kombinace tří technik by mohla odhalit, které bakteriální receptory fágy používají k infikování buňky, a také jaké extracelulární mechanismy bakterie používají k reakci na infekci ve fágech.

„Navzdory téměř stoletím molekulární práce jsou základní mechanismy interakcí fág-hostitel známé pouze u několika párů, přičemž hostitel je dobře prozkoumaný modelový organismus, který lze v laboratoři pěstovat,“ uvedl paralelní autor Vivek Motlik. Vědecký pracovník v divizi systému environmentální genomiky a biologie v Berkeley Laboratory (EGSB). „Fágy však představují nejběžnější biologické entity na Zemi a vzhledem k jejich účinku na bakterie jsou klíčovými faktory ve výživě životního prostředí, produktivitě zemědělství a zdraví lidí a zvířat. K lepšímu porozumění mikrobiomu bylo zapotřebí více základních znalostí o těchto interakcích. Země a vyvinout nové léky, jako jsou bakteriální vakcíny nebo fágové koktejly k léčbě infekcí odolných vůči antibiotikům. “

Meir Nebo na „Dark Matter“

Přístup týmu se třemi týmy, který se nazývá knihovny funkcí ztráty čárových kódů a knihovny zvyšující výkon, využívá konvenční techniku ​​generování delecí genů a také zvýšení genové exprese k identifikaci genů, které bakterie používají k úniku fágů. Tato informace také vědcům říká, na které receptory fágy cílí, aniž by analyzovali genom fágů. (Vědci však plánují přizpůsobit techniku ​​používání virů v budoucnu, aby se dozvěděli více o jejich funkci).

Motlik a kolegové testovali svou metodu na dvou kmenech E. coli, o kterých je známo, že jsou cíleny 14 různými fágy. Jejich výsledky potvrdily, že metoda funguje bez problémů rychlou expozicí stejného balíčku fágových receptorů dříve identifikovaných během desetiletí výzkumu, a také poskytla nové zásahy, které byly v předchozích studiích vynechány.

Barevný mops

Umělecké zpracování fágů. Zápočet: Entra Motlik

Podle Mutalik lze přístup zvýšit, aby se současně vyhodnotily poměry fágů pro stovky bakterií vzorkovaných z různých prostředí. To vědcům usnadní studium biologické „temné hmoty“ Země, která odkazuje na nekultivovatelné mikroorganismy, a proto není v mnoha prostředích dobře srozumitelná a hojná. Ve skutečnosti se odhaduje, že 99% všech živých mikroorganismů je v laboratoři nekulturních.

Týmový přístup také poskytuje příležitost standardizovat genetické zdroje používané při výzkumu fágů, což byl vždy ad hoc a vysoce variabilní proces, a vytvářet kolaborativní činidla a datové sady.

„Role fágů je obrovská„ známá-neznámá “, protože víme, že existují fágy všude, ale nevíme téměř nic jiného. Například rozumíme méně než 10% genů kódujících fágový genom, které byly v minulosti sekvenovány,“ uvedl Motlik. . „Nyní máme konečně účinný nástroj pro sledování fágů, existuje spousta vzrušujících otázek, na které můžeme začít odpovídat, a příležitost změnit svět.“

Odkaz: „Mapování vysoce výnosného prostředí fágové rezistence b Nehlasová schránka„Vivek K. Mutalik, Benjamin A. Adler, Harneet S. Rishi, Denish Piya, Crystal Zhong, Britt Koskella, Elizabeth M. Kutter, Richard Calendar, Pavel S. Novichkov, Morgan N. Price, Adam M. Deutschbauer a Adam F. Arkin, 13. října 2020, Biologie PLOS.
DOI: 10,1371 / journal.pbio.3000877

Tuto práci vedli Motlick a členové vědců EGSB Adam Arkin a Adam Deutschbauer z Berkeley Laboratory ve spolupráci s výzkumníky z University of Berkeley a Abergreen College. Studie byla financována z mikrobiologického programu Inovačního institutu pro genomiku a z programu ENIGMA, což je oblast vědeckého zaměření vedená laboratoří Berkeley a podporovaná ministerstvem vědy DOE.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

„Houboví duchové“ chrání pokožku, látku před toxiny a zářením

Houboví duchové vznikají extrakcí biologického materiálu z buněk hub. Uznání: Nathan Gianneschi lab / Northwestern University Inspirován houbou, novou formou syntetického melaninu, který působí...

Vezmeme 2D materiály pro rotaci

Ilustrace konceptu výpočetní techniky Spintronic. Vědci z Ústavu fyziky vysokého tlaku na univerzitě v Tskubě vyvíjejí nový tranzistor disulfidu molybdenu, který vytváří obraz rotace elektronů,...

Dva astronauti. Dva dny otevřených dveří. Dvě nádherné krajiny.

23. května 2012 Dva astronauti. Otevřeno dva dny. Dva úžasné výhledy na střechu světa. Astronauti z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) pořídili tyto fotografie Himálaje,...

Mars, P Plejády, Jupiter, Saturn a další vrcholy vzdušného dozoru v březnu 2021

Co se děje v březnu? Mars S přáteli v noci je pár skvělých planet zpět ... V prvním nebo tak nějakém březnovém týdnu uvidíte Mars...

Newsletter

Subscribe to stay updated.