Shkencëtarët zbulojnë strukturën molekulare të një bakteriofagu kompleks

Fjala “virus” shpesh shoqërohet me konotacione negative. Megjithatë, është e rëndësishme të theksohet se jo të gjithë viruset janë të dëmshëm. Në fakt, ka shumë viruse që jetojnë brenda trupit tonë dhe luajnë rol të rëndësishëm në shëndetin tonë. Një shembull janë bakteriofagët, viruse që infektojnë bakteret dhe mund të përdoren për të mbajtur nën kontroll infeksionet bakteriale.

Këto viruse dihet se kanë më shumë forma komplekse dhe nuk janë studiuar me detaje të plota në niveli atomik më parë. Ato mund të projektohen për t’iu përshtatur më mirë aplikacioneve me interes njerëzor, të tilla si ofrimi i një alternative për përdorimin e antibiotikëve.

Shkencëtarët në Institutin e Shkencës dhe Teknologjisë në Okinawa (OIST), së bashku me bashkëpunëtorët e tyre ndërkombëtarë në MSU Moskë dhe Shenzhen dhe Academia Sinica në Tajvan, kanë studiuar arkitekturën molekulare të tequintavirusit, i njohur gjithashtu si bakteriofagë të ngjashëm me T5 , për të kuptuar se si këto viruse janë të organizuar në një nivel molekular.

Viruset T5 janë viruse pa mbështjellës me një kokë që ka një formë ikozaedrale dhe përmban ADN-në virale dhe një bisht fleksibël jo tkurret, i cili vepron si kanal për injektimin e ADN-së në qelizën pritëse bakteriale.

Shkencëtarët morën modele atomike për të gjithë përbërësit strukturorë të virusit. Kjo është hera e parë që një virus me bisht me një bisht fleksibël zbulohet në tërësi në këtë nivel detajesh. Rezultatet e studimit të tyre janë publikuar në revistën Nature Communications dhe kanë vendosur bazën për studimet e ardhshme mbi mekanizmin e infektimit të këtyre viruseve.

“Për të inxhinieruar dhe modifikuar këto viruse në mënyrë efikase për qëllime specifike, ne duhet të njohim organizimin e tyre në një nivel atomik dhe mekanizmat përmes të cilëve ata infektojnë bakteret e tyre të synuara. Për këto arsye, ne vendosëm të përdorim krio-mikroskop elektronik për të vizualizuar bakteriofagun DT57C në rezolucion të lartë në tërësinë e tij,” Prof. Matthias Wolf, kreu i Njësisë së Mikroskopisë Molekulare Krio-Elektronike, shpjegoi.

Kërkuesit që punojnë në terapitë e fagut, të cilët përdorin bakteriofagë për të trajtuar infeksionet bakteriale në kulturat bujqësore, akuakulturën e peshkut dhe fusha të tjera, mund të përfitojnë nga rezultatet e këtij studimi. “Njohuritë strukturore që kemi marrë mund të mundësojnë inxhinierinë e bakteriofagëve me aftësi të përmirësuar për të vrarë këta patogjenë bakterialë,” Shtoi Prof. Wolf.

A do të thotë kjo se bakteriofagët janë “të mirë” viruset? Dr. Rafael Ayala, autori kryesor i punimit kërkimor, shpjegoi se këto viruse janë të mira kur veprimet e tyre na sjellin dobi dhe të këqija kur na shkaktojnë dëm, siç është rasti me bakteret.

Një shembull se si bakteriofagët mund të na sjellin dobi është përdorimi i tyre në terapinë gjenetike. “Një nga mënyrat për të shpërndarë gjenet në qeliza është t’i vendosni ato në një virus njerëzor që është modifikuar në dy mënyra, së pari për të mos shkaktuar sëmundje dhe së dyti për të bartur gjithashtu gjenet që dëshironi të futni për të kuruar një sëmundje specifike. . Në këtë mënyrë virusi përdoret si mjet për të futur një kurë,” tha Dr. Ayala.

Një nga sfidat kryesore të hulumtimit ishte rindërtimi i bakteriofagut në tërësi nga mikrografët elektronikë në detaje të rëndësishme, dhe jo vetëm disa nga përbërësit e tij. DT57C bakteriofagu përbëhet nga një kokë, një qafë, një bisht dhe një pllakë bazë në fund të bishtit. Shumë prej këtyre komponentëve janë fleksibël dhe mund të lëvizin lirshëm, gjë që e bën të vështirë vizualizimin e arkitekturës së tyre molekulare në detaje, ngjashëm me atë se sa e vështirë është të bësh një foto të mirë të një objekti që lëviz me shpejtësi.

Për t’u marrë me këtë, studiuesit zhvilluan metoda të reja që planifikojnë t’i zbatojnë në viruse të tjera me forma komplekse. “Duhej të mendonim për mënyra të reja për të trajtuar problemet që hasëm, dhe besojmë se metodat e zhvilluara në këtë studim do të jenë me interes për shumë studiues që studiojnë viruset”,” Dr. Ayala shpjegoi. “Terapia fag është një fushë aktive e kërkimit dhe ka shumë të ngjarë që ne do t’i shohim këto trajtime gjatë jetës sonë.”

Përdorimi i viruseve për të modifikuar bakteret është një fushë e madhe interesi, sepse bakteret janë në thelb të shumë proceseve natyrore dhe të projektuara, duke përfshirë riciklimin e lëndëve ushqyese, simbiozën, bioremediation (bakteret përdoren për të pastruar ndotësit e mjedisit) dhe prodhimin e ushqimit. Ky hulumtim do të jetë i dobishëm në dizajnimin e viruseve për të luftuar sëmundjet bakteriale që prekin njerëzit, bimët dhe organizmat e tjerë.