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

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.