Naučnici iz Skolteha i istraživačkih centara u Švedskoj i Švajcarskoj predstavili su rezultate koji objašnjavaju mehanizam interakcije između bakterija i faga — virusa koji inficiraju bakterijske ćelije. Ovo otkriće je važan korak na putu ka razvoju novih načina za borbu protiv infekcija. Studija je objavljena u časopisu Cell Reports.
Mikroorganizmi koji izazivaju bolesti postaju otporniji na antibiotike. Istraživači širom sveta traže nove mehanizme za borbu protiv patogenih bakterija – jedan od njih je terapija fagom. Bakteriofagi su prirodni „predatori“ i neprijatelji bakterija sa visokom specifičnošću infekcije. Oni su bezopasni za ljudski organizam, prirodnog su porekla i mogu se naći svuda gde ima života i bakterija. Fagi su proučavani pre više od 100 godina, ali kada su antibiotici otkriveni, istraživački interes je opao.
„Naša laboratorija u Skoltech-u se bavi istraživanjem novih sistema bakterijskog imuniteta. Poslednjih godina bioinformatika je omogućila predviđanja mnoštva novih antivirusnih sistema i pojavilo se novo polje — mikrobna imunologija“, kaže šef Laboratorije za analizu metagenoma i koautor studije Artem Isaev.
„Molekularni mehanizmi za većinu tih sistema još nisu otkriveni, tako da je jedan od načina da naučite kako funkcioniše mikrobiološki imunitet da saznate kako su virusi uspeli da savladaju odbranu. Interakcija između virusa i bakterija može se opisati kao trka u naoružanju. : kada bakterije steknu novu odbrambenu strategiju, ona vrši veliki pritisak na suprotnu stranu-fage.Zauzvrat bi trebalo da se pojave fagi koji nekako steknu otpornost na bakterijski imunitet.
„To inicira novu fazu adaptacije bakterija, a tako intenzivna konkurencija dovodi do širokog spektra antivirusnih sistema.“
Autori su proučavali BREKS (skraćeno od BacteRiophage EKSclusion) imuni sistem, zaštitni mehanizam bakterija protiv faga, i pokazali da bakteriofag T3 može inficirati BREKS kulturu samo kada je eksprimiran poseban enzim – SAM liaza, koja uništava S-adenozil- metionin, važan ćelijski metabolit.
„SAM se koristi kao donor metil grupa, koje mogu da regulišu ekspresiju gena. U slučaju BREKS sistema, metil grupa služi i kao oznaka, koja omogućava bakterijama da razlikuju sopstvenu DNK od nemetilovane. DNK virusa.
„Neočekivano, funkcija metilacije BREKS-a nije bila ozbiljno pogođena, dok je BREKS zaštita potpuno poremećena ekspresijom SAMase. Možemo pretpostaviti da je SAM i kofaktor neophodan za inhibiciju virusne infekcije BREKS sistemom“, kaže Artem Isaev. .
Prema istraživačima, mnoge zemlje razvijaju banke bakteriofaga i podržavaju projekte koji omogućavaju upotrebu faga u terapeutske svrhe. Modifikacija virusnih čestica može omogućiti izgradnju modularnih bakteriofaga efikasnih protiv specifičnog patogenog mikroorganizma otkrivenog u telu određenog pacijenta.
„Još uvek ne znamo mnogo o repertoaru anti-odbrambenih proteina kodiranih fagima, dok su ovi proteini u velikoj meri odgovorni za uspeh infekcije bakterijskih ćelija u prirodnom okruženju, s obzirom na veliki broj imunih sistema prisutnih u bakterijama (uključujući patogene vrste).
„Naše istraživanje doprinosi uspostavljanju mreže interakcija između virusnih anti-odbrambenih proteina i sistema bakterijskog imuniteta. To se mora razmotriti u sledećoj fazi razvoja fagoterapije kada ćemo pristupiti stvaranju faga sposobnih da ubiju specifične patogene bakterije“, dodaje Artem Isaev.
