Исследователи из Саутгемптонского университета выяснили, как бактерии защищаются от вирусов, называемых фагами, и новые открытия могут стать ключом к борьбе с устойчивостью к антибиотикам.
Фаги как альтернатива антибиотикам
Фаги рассматриваются как многообещающая альтернатива антибиотикам. Понимание того, как бактерии защищаются, и как фаги могут преодолеть эти защиты, может стать значительным шагом в победе над устойчивыми к антибиотикам бактериями.
Как работают фаги
Фаги, известные как пожиратели бактерий, выглядят как шприц с паучьими ногами. Они прикрепляются к бактериям, внедряют свою ДНК в бактериальную клетку, захватывая её для производства новых копий вируса, прежде чем клетка лопнет и выпустит новые фаги для атаки других бактерий.
Важно отметить, что фаги атакуют только бактерии и безвредны для человеческих клеток.
Новое исследование
Новое исследование, опубликованное в журнале Cell, впервые описывает, как работает бактериальный механизм защиты от фагов, называемый Kiwa. В статье под названием «Kiwa — это встроенный в мембрану защитный суперкомплекс, активируемый в местах прикрепления фагов» описывается, что Kiwa состоит из двух компонентов — KwaA и KwaB.
Доктор Франклин Нобрега, доцент Саутгемптонского университета и Национального института исследований в области здравоохранения и ухода (NIHR) в Саутгемптонском центре биомедицинских исследований (BRC), объясняет, что в мифологии маори Кива — божественный хранитель океана и его обитателей. В бактериях Kiwa также действует как защитник, защищая от фагов, и является одним из наиболее распространённых механизмов защиты, которыми обладают бактерии.
Исследователи использовали передовые методы визуализации для изучения взаимодействия между фагами и Kiwa на молекулярном уровне. Они обнаружили, что Kiwa состоит из двух компонентов — KwaA и KwaB. Этот дуэт работает вместе, образуя своего рода кольчугу вокруг бактерий, предотвращая проникновение ДНК фага.
Эволюция механизмов защиты
Некоторые фаги эволюционировали, найдя способ прорваться через эту двухступенчатую систему безопасности. Они выпускают «декодерный» белок под названием Gam, который обманывает KwaB, заставляя его атаковать их, в то время как настоящая ДНК фага проскальзывает внутрь, чтобы захватить клетку.
К сожалению для фагов и нас, Kiwa — это лишь один из многих механизмов защиты, которыми обладают бактерии. Другой механизм называется RecBCD, который также обнаруживает и атакует ДНК фага. В то время как «декодеры» хорошо работают против обоих механизмов по отдельности, в сочетании они становятся непреодолимым препятствием для фагов.
Доктор Нобрега объясняет: «Подобно тому, как хакеры постоянно ищут способы обойти системы безопасности, фаги развили способы преодоления защиты бактерий. Но так же, как технологические компании адаптируются, выпуская свои последние обновления с улучшенными функциями безопасности, бактерии развили свои собственные молекулярные брандмауэры в виде Kiwa и RecBCD».
Борьба с бактериями
Поиск новых способов борьбы с бактериями является насущной задачей из-за растущей угрозы устойчивости к антибиотикам, которая может привести к гибели десяти миллионов человек в год к 2050 году и обходится NHS в 180 миллионов фунтов стерлингов каждый год.
Доктор Нобрега и его команда из Саутгемптонского университета собирают фаги, которые потенциально могут преодолеть бактериальную защиту, и на сегодняшний день идентифицировали более 600 различных типов. Они приглашают людей собирать образцы грязной воды (идеальной среды для размножения бактерий и фагов) и отправлять их в лабораторию для анализа.
«Улучшая наше понимание того, как работают эти механизмы защиты, мы можем выяснить, как использовать их слабые стороны и выбрать фаги, которые имеют наилучшие шансы разрушить бактерии», — говорит доктор Нобрега. «Чем больше образцов мы сможем получить, тем выше наши шансы найти лучшие фаги для этой работы».
Другие новости по теме
- Восстание крыс: впервые зафиксировано, как местные ракали атакуют чёрных крыс
- Роботизированные рамки дают новое понимание поведения медоносных пчёл и хранения мёда
- Исследование показывает: экологические красные линии Китая — это образец для защиты биоразнообразия
- Созданные человеком среды обитания способствуют размножению популяций комаров в городских районах, утверждает исследователь
- Тропические рыбы, перемещающиеся в новые места обитания, лучше выживают с соседями из умеренных широт
- Студенты обнаружили, что морские звёзды вида «подсолнечник» сдерживают поедание водорослей морскими ежами.
- Миграция «ешь и голодай»: киты теряют 36% жира
- От гербария до жизни: возрождение 80-летних грибов открывает новые возможности для устойчивого сельского хозяйства
- Бесшумные, безопасные для птиц и эффективные: революционная безлопастная ветряная турбина обещает более чистую и тихую энергию
- Наука в действии: как обычные люди меняют исследования биоразнообразия с помощью технологий
Другие новости на сайте
- Ключевые доказательства, которые могут решить исход дела о ДТП с участием грузовика
- Новое покрытие использует оксид графена для доставки ионов серебра и обеспечивает длительное антимикробное действие
- Австралийский биобанк замораживает ткани животных для сохранения видов
- Французская компания Sequans нарастила запасы биткоинов до более чем 3000 монет
- Восстание крыс: впервые зафиксировано, как местные ракали атакуют чёрных крыс
- Роботизированные рамки дают новое понимание поведения медоносных пчёл и хранения мёда
- Как новые слова появляются в нашем языке: объясняет эксперт по лингвистике
- Пожары оставляют леса Амазонии горячими и в стрессовом состоянии на десятилетия, показало новое исследование
- Дебаты о криптовалюте накаляются: законодатели США ставят под вопрос политику FHFA в отношении ипотечного кредитования
- Материалы, разработанные с помощью искусственного интеллекта, позволяют индивидуально управлять преломлением света