Un fals-color de transmisie de electroni micrografie de mai multe bacteriofagi atașat la un peretelui celular bacterian. Credit: Wikimedia Commons
o nouă abordare genetică poate accelera studiul interacțiunilor fag-microb cu implicații pentru sănătate, agricultură și climă.oamenii de știință caută în permanență modalități noi și îmbunătățite de a trata bacteriile, fie pentru a elimina tulpinile cauzatoare de boli, fie pentru a modifica tulpinile potențial benefice., Și în ciuda numeroaselor medicamente inteligente și a instrumentelor de inginerie genetică pe care oamenii le – au inventat pentru aceste sarcini, aceste abordări pot părea stângace în comparație cu atacurile fin reglate purtate de fagi-virușii care infectează bacteriile. fagii, ca și alți paraziți, evoluează continuu modalități de a viza și de a exploata tulpina bacteriană a gazdei lor specifice și, la rândul lor, bacteriile evoluează continuu mijloace de a se sustrage fagilor., Aceste bătălii perpetue pentru supraviețuire produc arsenale moleculare incredibil de diverse, pe care cercetătorii le mănâncă să le studieze, dar acest lucru poate fi obositor și intensiv în muncă.pentru a obține o perspectivă asupra acestor strategii defensive, o echipă condusă de oamenii de știință din laboratorul Berkeley tocmai a dezvoltat o nouă metodă eficientă și ieftină. După cum sa raportat în PLOS Biology, echipa a arătat că o combinație de trei tehnici poate dezvălui ce receptori bacterieni exploatează fagii pentru a infecta celula, precum și ce mecanisme celulare folosesc bacteriile pentru a răspunde la o infecție cu fag.,
„în Ciuda aproape un secol moleculare de lucru, mecanismele care stau la baza phage-gazdă interacțiuni sunt cunoscute doar pentru câteva perechi, în cazul în care gazda este un bine-a studiat modelul organism, care pot fi cultivate într-un laborator”, a spus autor corespondent Vivek Mutalik, un om de stiinta de cercetare în Berkeley Lab Mediu de Genetică și Biologia Sistemelor (EGSB) Diviziune. „Cu toate acestea, fagii reprezintă cele mai abundente entități biologice de pe Pământ și, datorită impactului lor asupra bacteriilor, sunt factori cheie ai ciclurilor nutritive ale mediului, producției agricole și sănătății umane și animale., A devenit imperativ pentru a obține mai multe cunoștințe fundamentale de aceste interacțiuni în scopul de a înțelege mai bine planetei microbiomes și de a dezvolta noi medicamente, cum ar fi pe bază de bacterii vaccinuri sau fagul cocktail-uri pentru a trata infecții rezistente la antibiotice.abordarea în trei direcții a echipei, numită biblioteci de pierdere a funcției și câștig de funcție, folosește tehnica stabilită de a crea ștergeri de gene și, de asemenea, de a crește expresia genelor pentru a identifica genele pe care bacteriile le folosesc pentru a se sustrage fagilor., Aceste informații le spun, de asemenea, oamenilor de știință care sunt receptorii pe care fagii îi vizează fără a fi nevoie să analizeze genomul fagilor. (Cu toate acestea, oamenii de știință intenționează să adapteze tehnica de utilizare pe viruși în viitor, pentru a afla și mai multe despre funcția lor.Mutalik și colegii săi și-au testat metoda pe două tulpini de E. coli despre care se știe că sunt vizate de 14 fagi diferiți genetic., Rezultatele lor au confirmat faptul că metoda funcționează fără probleme, dezvăluind rapid aceeași suită de receptori de fag care au fost identificați anterior prin decenii de cercetare și, de asemenea, au oferit noi accesări care au fost ratate în studiile anterioare.
O redare artistic de fagi. Credit: Antara Mutalik
Potrivit Mutalik, abordarea poate fi de asemenea intensificate pentru a evalua simultan fagul relații de sute de bacterii prelevate din diverse medii., Acest lucru va face mult mai ușor pentru oamenii de știință să studieze „materia întunecată” biologică a planetei, care se referă la microorganismele neculturabile și, prin urmare, prost înțelese, care abundă în multe medii. De fapt, se estimează că 99% din toate microorganismele vii nu pot fi cultivate într-un laborator.abordarea echipei reprezintă, de asemenea, o oportunitate de a standardiza resursele genetice utilizate în cercetarea fagilor, care a fost întotdeauna un proces ad-hoc și foarte variabil, și de a crea reactivi și seturi de date partajabile.,
„rolul fagilor este un imens „cunoscut-necunoscut”, așa cum știm că există fagi peste tot, dar cu greu știm nimic mai mult. De exemplu, înțelegem mai puțin de 10% din genele codificate în genomul fagului secvențiat anterior”, a spus Mutalik. „Acum că avem în sfârșit un instrument simplificat pentru a privi fagii, există multe întrebări interesante la care putem începe să răspundem și o oportunitate de a face diferența în lume.,”
Acest lucru a fost condus de Mutalik și colegii EGSB oamenii de stiinta Adam Arkin și Adam Deutschbauer la Berkeley Lab, în colaborare cu cercetătorii de la UC Berkeley și Evergreen state College. Cercetarea a fost finanțată de programul de Microbiologie al Innovative Genomics Institute și de ENIGMA, un program științific Focus Area condus de Berkeley Lab și susținut de Biroul de știință al DOE.
