Mehanizem, s katerim bakterijski virus spremeni svoj življenjski slog
Bakterijski virusi vplivajo na razvoj bakterij in prenos genov za odpornost proti antibiotikom med bakterijami, zato bo odkritje mehanizma njihovega delovanja lahko pomembno vplivalo na razvoj učinkovin, ki bodo zmanjšale odpornost bakterij proti antibiotikom.
Bakterijski virusi (bakteriofagi) vplivajo na evolucijo bakterij, saj z vnosom in integracijo DNA v bakterijski genom vplivajo na prerazporeditve odsekov DNA v genomih bakterij in pogosto vnesejo tudi gene z zapisi za virulentne dejavnike.
V študiji preučevani bakteriofag GIL01 bakterije Bacillus thuringiensis uvrščamo med tektiviruse, ki naj bi bili predniki številnih evkariontskih virusov, med njimi tudi virusov, ki ogrožajo zdravje ljudi. Pomembno temeljno naravoslovno odkritje raziskave, v kateri so poleg tujih kolegov sodelovali tudi raziskovalci Biotehniške fakultete v Ljubljani (Nadine Fornelos, Douglas F. Browning, Anja Pavlin, Zdravko Podlesek, Vesna Hodnik, Margarita Salas, Matej Butala (vodilni avtor)), je pojasnitev do sedaj še neopisanega genetskega stikala, s katerim bakterijski virus GIL01 preklopi iz spečega (dormantnega) cikla v sprožitev sinteze novih virusnih delcev in njihovo sprostitev ob lizi bakterije.
Proces uravnavata dva majhna proteina bakteriofaga, ki poleg tega, da vplivata na odziv gostiteljske bakterije na stresne pogoje v okolju, omogočita virusu, da spremeni življenjski slog (razvojni program) in zapusti gostitelja. Raziskava prispeva k razumevanju uravnavanja življenjskih ciklov bakteriofagov, ki so podrobno preučeni le za peščico virusov, a so temelj za razumevanje molekularnih mehanizmov v bakterijah.
Poleg oportunističnih patogenov Bacillus thuringiensis, B. cereus, B. anthracis tektivirusi okužujejo tudi bakterije iz rodov streptokokov in klostridijev. Rezultati raziskave kažejo, da je zgoraj omenjeni mehanizem ohranjen pri številnih tektivirusih, kar omogoča razvoj protimikrobnih učinkovin na podlagi bakteriofagnih proteinov, s katerimi bi lahko, podobno kot GIL01, nadzirali procese v izbranem patogenu. Ta odkritja omogočajo razvoj učinkovin, ki bodo zmanjšale odpornost bakterij proti antibiotikom.
Vir: Fornelos N., Browning D. F., Pavlin A., Podlesek Z., Hodnik V., Salas M., Butala M. Lytic gene expression in the temperate bacteriophage GIL01 is activated by a phage-encoded LexA homologue, Nucleic Acids Res., 18 (2018), 9432–9443.
Značilnosti bakteriofaga GIL01. (A) Shematski prikaz površine in notranjosti bakteriofaga GIL01. (B) Struktura bakterijskega transkripcijskega represorja LexA (modro) vezanega na DNA, poravnanega z modelom strukture malega proteina gp6 bakteriofaga GIL01 (rdeče). Protein gp6 se je razvil iz represorja LexA in ima vlogo genetskega stikala, ki sproži nastanek ter sprostitev novih virusov ob lizi bakterije. To je prvi primer, da aktivnost promotorja nadzirata dva predstavnika iz iste super-družine proteinov LexA, a z nasprotujočima si funkcijama.
Vir slike: King A. M. Q., Adams M. J., Carstens E. B., Lefkowitz E. J. (Eds.) Virus Taxonomy: Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses, 317-321, Elsevier (2012); Fornelos N., Browning D. F., Pavlin A., Podlesek Z., Hodnik V., Salas M., Butala M. Lytic gene expression in the temperate bacteriophage GIL01 is activated by a phage-encoded LexA homologue, Nucleic Acids Res., 18 (2018), 9432–9443.