Istraživači sa Shmunis škole za biomedicinu i istraživanje raka na Univerzitetu u Tel Avivu dešifrovali su novi složeni proces donošenja odluka koji pomaže virusima da odluče da postanu toksični ili da ostanu prijateljski raspoloženi prema svom bakterijskom domaćinu. U novom radu, oni opisuju kako virusi kooptiraju imuni sistem bakterija, namenjen za borbu protiv virusa poput njih, u ovom procesu donošenja odluka.
Studiju je vodila Polina Guler, dr. student u laboratoriji prof. Avigdora Eldara, pored ostalih članova laboratorije, na Shmunis School of Biomedicine i Cancer Research, George S. Vise Faculti of Life Sciences. Rad je objavljen u Nature Microbiologi.
Bakteriofagi, takođe poznati kao fagi, su tipovi virusa koji inficiraju bakterije i koriste zaražene bakterije za umnožavanje i širenje. Iako reč „bakteriofag“, što na starogrčkom znači „bakterije koje proždiru“, sugeriše uništenje, mnogi fagi mogu da usvoje način „spavanja“, u kome se virus ugrađuje u bakterijski genom. U stvari, u ovom načinu delovanja, virus čak može imati simbiotski odnos sa bakterijama, a njegovi geni mogu pomoći njegovom domaćinu da napreduje.
Uopšteno govoreći, Eldar objašnjava da fagi obično više vole da ostanu u „spavaćem“, uspavanom režimu, u kojem bakterija „brine“ za njihove potrebe i pomaže im da se bezbedno razmnožavaju. Prethodno istraživanje koje je objavila laboratorija Eldar pokazalo je da donošenje odluka faga koristi dve vrste informacija kako bi odlučilo da li će ostati u stanju mirovanja ili postati nasilni: „zdravstveni status“ njihovog domaćina i signali spolja koji ukazuju na prisustvo drugih faga okolo. .
„Fag ne može da inficira ćeliju koju je već zauzeo drugi fag. Ako fag identifikuje da je njegov domaćin ugrožen, ali takođe primi signale koji ukazuju na prisustvo drugih faga u tom području, odlučuje da ostane sa svojim trenutnim domaćinom, nadajući se oporavku. . Ako nema spoljnog signala, fag ‘razume’ da za njega može biti mesta u drugom domaćinu u blizini i postaće nasilan, brzo se replicirati, ubiti domaćina i preći na sledeću metu“, objašnjava Eldar.
Nova studija dešifruje mehanizam koji virusu omogućava da donosi ove odluke. „Otkrili smo da u ovom procesu fag zapravo koristi sistem koji je bakterija razvila da ubije fage“, kaže Guler. Ako ne oseti signal od drugih faga – što ukazuje da ima dobre šanse da pronađe nove domaćine – fag aktivira mehanizam koji onemogućava odbrambeni sistem.
„Fag prelazi u svoj nasilni režim, i sa neutralisanim odbrambenim sistemom, u stanju je da replicira i ubije svog domaćina“, opisuje Guler. „Ako fag oseti visoke koncentracije signala, umesto da onesposobi odbrambeni sistem, on koristi svoju odbrambenu aktivnost kako bi uključio svoj mirni režim.“
„Istraživanje je otkrilo novi nivo sofisticiranosti u ovoj trci u naoružanju između bakterija i virusa“, dodaje Eldar. Većina bakterijskih odbrambenih sistema protiv faga proučavana je u kontekstu virusa koji su uvek nasilni. Daleko manje se zna o mehanizmima napada i interakciji sa virusima koji imaju režim mirovanja.
„Bakterije takođe imaju interes da zadrže virus u stanju mirovanja, pre svega da bi sprečile sopstvenu smrt, a takođe i zato što bi geni uspavanog faga mogli čak da doprinesu funkcijama bakterija“, kaže Eldar.
„Ovo otkriće je važno iz nekoliko razloga. Jedan od razloga je taj što neke bakterije, poput onih koje izazivaju bolest kolere kod ljudi, postaju nasilnije ako nose uspavane fage u sebi – glavni toksini koji nam štete zapravo su kodirani genomom faga“, objašnjava Eldar.
„Drugi razlog je taj što fagi potencijalno mogu poslužiti kao zamena za antibiotike protiv patogenih bakterija. Konačno, istraživanje faga može dovesti do boljeg razumevanja virusa uopšte, a mnogi virusi koji inficiraju čoveka takođe mogu da se menjaju između uspavanog i nasilnog načina rada.“
