Напоминает чупа-чупс: микроскопического охотника на бактерий показали в мельчайших деталях

В последнее время тема появления стойких к антибиотикам бактерий появляется в сети все чаще и чаще, из-за чего может показаться, что последнее оружие человечества против опасных болезней становится неэффективным. Однако в микроскопическом мире у нас есть крошечный союзник, который способен склонить чашу весов в нашу сторону. И теперь ученым удалось рассмотреть его в мельчайших деталях.

Новое исследование было обнародовано в журнале Cell 15 апреля. Оно посвящено использованию достижений технологического прогресса для рассмотрения специфического вируса, именуемого бактериофагом. А конкретно тому, как штамм Bxb1 пытался атаковать бактерию.

Для изучения крошечного убийцы бактерий были использованы методы криоэлектронной микроскопии и криоэлектронной томографии. Эти методы предусматривают заморозку образцов до сверхнизких температур (порядка -200), чтобы остановить движения микроорганизмов и рассмотреть их в самых мельчайших подробностях.

Само существование бактериофагов было обнаружено еще в начале прошлого века, однако неосознанно человечество скорее всего использовало их всю свою историю. С самого момента открытия на эти вирусы обратили пристальное внимание, поскольку каждый штамм обычно имеет "узкую специализацию" и охотится на свои бактерии. Тем самым, потенциально их можно "запрограммировать" для охоты на конкретный патоген или же вовсе использовать как платформу для доставки вакцин.

Попытки использовать их как способ борьбы с болезнями, начались еще в конце 1920-х годов, однако несовершенство технологий не позволил использовать их потенциал на полную. В 2020-х годах интерес к теме сильно возрос, поскольку некоторые штаммы бактерий выработали сопротивляемость к классическим методам лечения, что заставило профильные медицинские организации существенно "напрячься".

Сейчас же ученые более пристально взглянули на бактериофагов, и рассмотрели их в таких деталях, в которых их не видели раньше. Например, на теле обнаружены необычные "украшения" или более научно CTE-домены (конечные участки белков), которые расположены как в верхней шарообразной части (капсиде), так и на хвосте. Они могут стыковаться друг с другом и хорошо видимы иммунной системой, однако зачем они нужны бактериофагу ученые пока не знают.

Кроме того, было обнаружено, что хвостовая структура бактериофага способна изменяться во время стыковки с клеточной оболочкой бактерии, что вероятно позволяет ее пробивать. Также выявлены белки, которые, возможно, помогут отследить каким образом вирус поражает свою жертву.

Как известно, вирусы не размножаются как живые организмы — вместо этого они пробивают стенку клетки и вводят в нее свою ДНК. После чего клетка начинает вместо выполнения своей функции заниматься производством новых вирусов, а затем умирает, когда у нее не остается ресурсов.

В новом исследовании описано, как бактериофаг присоединяется к стенкам клетки и пробивает их с помощью уникального белка gp30, расщепляющего оболочку и позволяющему вирусу "пробить путь" внутрь.

Ученые считают, что тело вируса можно модифицировать, хотя и с ограничениями. Например, это может быть использовано в сборке "агрессивных" охотников на опасные бактериальные заболевания, вроде туберкулеза.

Как сообщалось ранее, марсоход Curiosity нашел на Марсе самые длинные молекулы на основании углерода, которые когда-либо обнаруживали на этой планете. На Земле подобные часто являются частью живых организмов.