Някои чревни бактерии имат суперсила - могат да реанимират спящи вируси, дебнещи в други микроби.
“Това вирусно пробуждане отприщва пълноценни инфекции, които унищожават клетките, носители на вируси”, твърдят от лабораторията на Медицинския институт “Хауърд Хюз”. Изследването на Емили Балскус бе публикувано в списание Nature на 23 февруари 2022 г. Загадъчна молекула, наречена колибактин, може да събуди вирусите убийци от латентно състояние.
„Микробите често генерират вредни съединения, но сред тези химически оръжия колибактинът изглежда необичаен“, казва Емили Балскус, химически биолог от Харвардския университет. Тя обяснява, че колибактинът не убива директно целевите организми, а вместо това променя микробните клетки, активирайки латентни и смъртоносни вируси, скътани в геномите на някои бактерии.
Хората отдавна проучват мощните съединения, които микробите произвеждат. „Ние знаем много за техните химични свойства, пречистваме ги в лабораторията и ги използваме като лекарство, включително и под формата на антибиотици“, казва Брек Дуеркоп, който изучава бактериалните вируси в Медицинския факултет на университета в Колорадо.
Фалшиви съвети, които няма да помогнат за предпазване от вируси
Учените от години знаят, че колибактинът може да причини хаос в човешките клетки. Изследвания на Балскус и много други показват, че съединението уврежда ДНК, което може да доведе до колоректален рак. Но установяването на връзката между това съединение и болестта се оказал интересен процес.
През 2006 г. френски екип съобщил, че клетките на бозайници, които са се сблъскали с чревната бактерия E. coli , са претърпели фатално увреждане на своето ДНК. Изследователите свързали това увреждане с клъстер от гени на E.coli, кодиращи машини за изграждане на сложна молекула, наречена колибактин. Тя е изключително трудна за изследване, тъй като учените не успяват да я изолират от E.coli , които я произвеждат.
През последните 10 години екипът на д-р Емили Балскус изследвал колибактина, като изучавал микробната машина, която го произвежда. Те успели да изолират структурата на колибактина, установили, че уврежда ДНК, като образува грешни връзки в двойната спирала. Допълвайки тази работа, други учени разкрили окончателна връзка с рака – отличителните пръстови отпечатъци на молекулата се появявали в гени, за които е известно, че стимулират растежа на колоректален тумор.
Емили Балскус
Проучването на Балскус за молекулата колибактин продължило в условията на пандемията от COVID-19. Подобно на много други лаборатории и нейната трябвало да пренареди нещата, за да намали физическия контакт между изследователите. Като част от разместването д-р Джъстин Силпе и аспирантът Джоел Уонг в крайна сметка си сътрудничили за първи път, дискутирайки как колибактинът влияе на други микроби в червата.
В началото Силпе и Уонг не били сигурни дали колибактинът – толкова голяма и нестабилна молекула, може дори да влезе в бактериални клетки, за да увреди тяхната ДНК. След това предположили, че вероятно трета страна – вируси, заразяващи бактерии, е възможно да бъде замесена. Тези вируси могат да се вмъкнат в ДНК на бактериите и да лежат тихо в засада. След като се задействат, причиняват инфекция, която взривява клетката като мина.
Когато изследователите увеличили производството на колибактин, заедно с бактериите, носещи латентни вируси, установили, че броят на вирусните частици нараства и растежът на много вирус-съдържащи бактерии намалява.Това предполага, че молекулата е предизвикала прилив на активни, убиващи клетките инфекции. Колибактинът наистина навлизал в бактериите и увреждал тяхното ДНК. Това увреждане е като клетъчен звънец за събуждане на вирусите.
Много от микробите изглеждали оборудвани да се предпазват от колибактин.
Лабораторията на Балскус идентифицирала ген за резистентност, кодиращ протеин, който неутрализира съединението в голямо разнообразие от бактерии. Въпреки че колибактинът очевидно има опасна страна, може да служи като нещо повече от смъртоносно оръжие. Например както увреждането на ДНК, така и събудените вируси могат също да предизвикат генетични промени, а не смърт в съседните бактерии, което е потенциално от полза за производителите на колибактин.
Откритията на екипа на Балскус предполагат, че ракът може да е съпътстващо увреждане, причинено от бактериите, произвеждащи колибактин. „Винаги сме подозирали, че бактериите са произвели този токсин, за да се насочат към други бактерии по някакъв начин. Нямаше смисъл от еволюционна гледна точка, че са го придобили, за да се насочват към човешки клетки“, добавя тя.
Балскус планира да проучи как съединението променя общността от микроби в червата – кои изчезват и кои процъфтяват след излагане на молекулата.
„Ключът към предотвратяването на рака може да бъде в разбирането на ефектите, които колибактинът има върху микробната общност и как се контролира производството му“, смята ученият.
