sfałszowany mikrofrograf elektronowy wielu bakteriofagów przyłączonych do ściany komórkowej bakterii. Kredyt: Wikimedia Commons
nowy genetyczny podejście może przyspieszać badanie Fage-microbe interakcje z implikacjami dla zdrowie, Rolnictwo, i klimat.
naukowcy nieustannie poszukują nowych i ulepszonych sposobów radzenia sobie z bakteriami, czy to w celu wyeliminowania szczepów chorobotwórczych, czy też modyfikacji potencjalnie korzystnych szczepów., I pomimo licznych sprytnych leków i narzędzi inżynierii genetycznej, które ludzie wymyślili do tych zadań, podejścia te mogą wydawać się niezdarne w porównaniu do precyzyjnie dostrojonych ataków przeprowadzanych przez fagi-wirusy, które infekują bakterie.
fagi, podobnie jak inne pasożyty, są ciągle ewoluującymi sposobami na celowanie i wykorzystywanie ich specyficznego szczepu bakteryjnego gospodarza, a z kolei bakterie stale ewoluują, aby uniknąć fagów., Te nieustanne walki o przetrwanie dają niezwykle różnorodne arsenały molekularne, które naukowcy swędzą do badania, ale czynienie tego może być żmudne i pracochłonne.
aby uzyskać wgląd w te strategie obronne, zespół kierowany przez naukowców z Berkeley Lab właśnie opracował wydajną i niedrogą nową metodę. Jak donosi PLOS Biology, zespół wykazał, że połączenie trzech technik może ujawnić, które receptory bakteryjne fagi wykorzystują do zainfekowania komórki, a także jakie mechanizmy komórkowe bakterie wykorzystują do reakcji na infekcję fagową.,
„pomimo prawie wieku prac molekularnych, podstawowe mechanizmy interakcji Fage-gospodarz są znane tylko dla kilku par, gdzie gospodarz jest dobrze zbadanym organizmem modelowym, który może być hodowany w laboratorium”, powiedział korespondujący Autor Vivek Mutalik, naukowiec w Berkeley Lab ' s Environmental Genomics and Systems Biology (EGSB) Division. „Jednak fagi reprezentują najliczniejsze byty biologiczne na ziemi, a ze względu na ich wpływ na bakterie, są kluczowymi czynnikami cyklu składników odżywczych w środowisku, produkcji rolnej oraz zdrowia ludzi i zwierząt., Konieczne stało się zdobycie większej podstawowej wiedzy na temat tych interakcji w celu lepszego zrozumienia mikrobiomów planety i opracowania nowych leków, takich jak szczepionki na bazie bakterii lub koktajle fagowe w leczeniu zakażeń opornych na antybiotyki.”
świecenie światłem na”ciemnej materii”
podejście zespołu, zwane barcoded loss-of-function and gain-of-function libraries, wykorzystuje ustaloną technikę tworzenia delecji genów, a także zwiększania ekspresji genów, aby zidentyfikować geny, których bakterie używają do unikania fagów., Ta informacja mówi również naukowcom, które receptory fagi są celowane bez konieczności analizowania genomów fagów. (Jednak naukowcy planujÄ … przystosowaÄ ‡ technikÄ ™ do uĺľycia na wirusach w przyszĹ ' oĹ ” ci, aby dowiedzieÄ ‡ siÄ ™ jeszcze wiÄ ™ cej o ich funkcji.)
Mutalik i jego koledzy przetestowali swoją metodę na dwóch szczepach E. coli, o których wiadomo, że są atakowane przez 14 zróżnicowanych genetycznie fagów., Ich wyniki potwierdziły, że metoda działa płynnie, szybko ujawniając ten sam zestaw receptorów fagowych, które zostały wcześniej zidentyfikowane przez dziesięciolecia badań, a także dostarczyły nowych trafień, które zostały pominięte we wcześniejszych badaniach.
artystyczne wykonanie fagów. Kredyt: Antara Mutalik
według Mutalik, podejście może także skalować-up jednocześnie Oceniać Fage relacje dla setek bakterie próbkowane od różnorodnych środowisk., To znacznie ułatwi naukowcom badanie biologicznej „ciemnej materii” planety, która odnosi się do niekulturalnych, a zatem słabo poznanych mikroorganizmów, które obfitują w wiele środowisk. Szacuje się, że 99% wszystkich żywych mikroorganizmów nie może być hodowanych w laboratorium.
podejście zespołu jest również okazją do standaryzacji zasobów genetycznych wykorzystywanych w badaniach fagowych, które zawsze były procesem ad hoc i wysoce zmiennym, oraz tworzenia wymiennych odczynników i zestawów danych.,
„rola fagów jest ogromna „znana-nieznana”, jak wiemy, fagi są wszędzie, ale prawie nic więcej nie wiemy. Na przykład, rozumiemy mniej niż 10% genów zakodowanych w wcześniej zsekwencjonowanych genomach fagowych, ” powiedział Mutalik. „Teraz, gdy wreszcie mamy usprawnione narzędzie do patrzenia na fagi, możemy zacząć odpowiadać na wiele ekscytujących pytań i stworzyć okazję do zmiany świata.,”
praca ta była prowadzona przez Mutalik i kolegów naukowców EGSB Adama Arkina i Adama Deutschbauera w Berkeley Lab, we współpracy z naukowcami z UC Berkeley i Evergreen State College. Badania zostały sfinansowane przez program mikrobiologiczny innowacyjnego Instytutu genomiki oraz przez Enigma, Program Naukowy kierowany przez Berkeley Lab i wspierany przez Doe ' s Office of Science.
