Näitä viruksia kutsutaan bakteriofageiksi - kirjaimellisesti syövät bakteereja - ja fageja lyhyesti. Vaikka faagit ovat olleet olemassa jo pitkään, nämä uudet faagit ovat hämmästyttäviä koon ja biologisesti monimutkaisten järjestelmien suhteen. Monet heidän geeneistään löytyvät yleensä bakteereista ja niitä käytetään hyökkäämään isäntäbakteereitaan vastaan.
Mistä tiedemiehet löysivät nämä harvinaiset valtavat faagit? He pohtivat laajaa tietokantaa DNA -sekvensseistä, jotka on saatu laajasta ja monipuolisesta maapallon ympäristöstä. Nämä lähes 30 mikrobiomia kattavat spektrin Tiibetin kuumasta lähteestä, bioreaktorien kautta Etelä -Afrikassa, vauvan kohdussa kantavan naisen suolistoon. Muita paikkoja ovat maanalaiset reiät, valtameret, järvet, ja ennenaikaisen vauvan suolisto.
Tutkija Jill Banfield on tehnyt tätä yli puolitoista vuosikymmentä. Hän selvittää kaikkien DNA -bittien sekvenssit mistä tahansa näytteestä, jonka hän saa paikasta maan päällä. Sitten hän sovittaa palapelin palaset yhteen saadakseen genomisen sekvenssin.
Useimmissa tapauksissa, hän saa luonnoksen genomista, mutta muutamat on vahvistettu täysin uusien mikrobien genomeiksi. Joitakin näistä mikrobeista säätelevät pienet genomit, jotka todellakin, näyttävät kyvyttömiltä ylläpitää elämää itsenäisesti, ja ovat sen sijaan täysin riippuvaisia muista elämänmuodoista, nimittäin, arkeat ja bakteerit.
Vuosi sitten hän ilmoitti löytäneensä suuria faageja, jonka hän kutsui Lak -faageiksi, ihmisen suussa ja suussa. Nämä faagit syövät bakteereja syljessä ja suolistossa.
Uudessa lehdessä, hän raportoi yli 350 erittäin suuren faagin eristämisestä, joiden genomit ovat pituudeltaan 200, 000 emästä, neljä kertaa suurempi kuin minkä tahansa tähän mennessä tunnetun bakteriofagin keskimääräinen geneettinen sekvenssi (50 kb). Banfield kommentoi, "Tutkimme maapallon mikrobiomeja, ja joskus tulee odottamattomia asioita. "
Tähän mennessä suurimmassa sekvensoidussa genomissa on hämmästyttävä 735, 000 emäsparia, joka on noin 15 kertaa keskimääräisen faagin genomin koko, ja itse asiassa, huomattavasti suurempia kuin monet bakteerien genomit. Mutta niitä voisi olla vieläkin enemmän, koska ne ovat sekvensoineet tähän mennessä vain 175 näistä suurista faageista.
Suurten faagien (punainen, vasemmalla) ja normaalit faagit, jotka tartuttavat bakteerisolun. Valtava faagi pistää DNA:nsa isäntäsoluun, jossa Cas -proteiinit - osa CRISPR -immuunijärjestelmää, joita tyypillisesti löytyy vain bakteereista ja arkeoista - manipuloivat isäntäsolun vastetta muihin viruksiin. UC Berkeleyn tiimi ei ole vielä kuvannut valtavia faageja, joten kaikki on kuvattu muistuttamaan yleisintä faagityyppiä, T4. Kuva Luotto:UC Berkeley -kuva Jill Banfield lab Nämä suuret faagit luokiteltiin kymmeneen kladeihin tai ryhmiin. Jokainen on nimetty "suureksi faagiksi", vaikka se käyttää eri kieliä, tai eri sanoja samalla kielellä. Kielet ovat tutkijoiden alkuperämaan kieliä. Siten on olemassa Mahaphage -klade, Biggiephage, Judaphage, Kaempephage, Dakhmphage, Jabbarphage ja Kabirphage, sekä Enormephage, Huijari, ja Kyodaiphage clade - sanskritiksi, Australian englanti, Kiinalainen, Tanskan kieli, Arabia (seuraavat kolme), Ranskan kieli, Amerikan englanti, ja japanilaisia!
Näiden faagien bakteerigeenit sisältävät joitain CRISPR -elementtejä, geenin muokkausproteiinia koodaavat segmentit, joita bakteerit käyttävät vastustamaan virushyökkäystä. Tiedemiehet uskovat, että näistä elementeistä on tarkoitus tulla osa isännän CRISPR -järjestelmää, antaa bakteereille mahdollisuuden vastustaa muita viruksia, jotta nämä suuret faagit voivat nauttia ateriansa keskeytyksettä. Toinen tutkija, Basem Al-Shayeb, selittää, että nämä faagit käyttävät tätä järjestelmää omaksi edukseen, "edistääkseen sodankäyntiä näiden virusten välillä."
Toinen mielenkiintoinen elementti yhdessä näistä uusista faageista on proteiini, jolla on sama rooli kuin Cas-9-proteiinilla, olennainen osa laajalti käytettyä CRISPR-Cas9-geeninmuokkaustyökalua, jonka Doudna ja Charpentier esittivät ensimmäisen kerran. Tätä uutta proteiinia on kutsuttu nimellä CasØ - kirjain Ø, tai phi (kreikkaksi), on faagin symboli. Tämä on osa Cas-12-perhettä, mutta näissä faageissa on myös muita bakteeri-CRISPR-elementtejä, kuten Cas-9, Cas-X, ja Cas-Y-proteiinit.
Joillakin näistä faageista on myös erittäin suuret CRISPR -taulukot. Tämä viittaa virusten DNA -fragmentteista koostuvien matriisien läsnäoloon, muistiryhmät, jotka mahdollistavat minkä tahansa näiden virusten toistuvan hyökkäyksen nopean tunnistamisen. Tämä, vuorostaan, laukaisee välittömiä Cas -reaktioita, mahdollistavat näiden virusten erityisen kohdistamisen.
Toinen hämmästyttävä havainto oli ribosomaalisia proteiineja koodaavien geenien esiintyminen. Ribosomi on soluorganelli, joka lukee mRNA:ta ja käyttää sitä spesifisten proteiinien valmistamiseen. Tämä on yksi ensimmäisistä ribosomaalisten geenien esiintymisistä viruksissa.
He löysivät myös geenejä, jotka koodaavat siirto -RNA:ita, jotka ovat molekyylejä, jotka poimivat oikeat aminohapot sisällytettäväksi proteiinisekvenssiin. TRNA:ille on olemassa säätelygeenejä, geenit proteiinisynteesiprosessin käynnistämiseksi, ja jopa muutamia ribosomaalisia segmenttejä. Nämä geenit löytyvät vain elämänmuodoista, koska ne liittyvät proteiinikomponenttien valmistukseen - mikä on toisin kuin mikä tahansa muu virus voi, ja joka on kyky luoda elämää.
Tutkija Rohan Sachdeva sanoo, että tämä on "yksi tärkeimmistä määrittävistä ominaisuuksista, jotka erottavat virukset ja bakteerit, ei-elämää ja elämää. "Hän kutsuu tätä" linjan hämärtymiseksi hieman ".
Miksi nämä geenit ovat olemassa? Tutkijat ajattelevat, että niitä voitaisiin käyttää kaappaamaan ribosomit alkamaan replikoida viruksia eikä isäntäbakteeriproteiineja. Toinen havainto on vaihtoehtoisten geneettisten koodien esiintyminen, tai useamman kuin yhden geneettisen koodin käyttö saman aminohapon merkitsemiseksi. Tämä ominaisuus voisi hyvin heittää bakteerin ribosomin radalta ja huijata sen dekoodaamaan viruksen RNA:n isännän oman RNA:n sijasta.
Bakteerien ja virusten välisessä taistelussa käytettyjen uusien työkalujen löytäminen tarjoaa paljon mahdollisuuksia löytää uusia geeninmuokkaustyökaluja. Monien uusien geenien toimintaa on vielä tutkittava, ja voi olla, että näistä uusista proteiineista on apua teollisuuden eri sovelluksissa, lääketieteet, tai maataloudessa.
On vaaroja, liian. Virukset siirtävät geenejä bakteerista toiseen - joista osa voi olla vastuussa antibioottiresistenssistä tai virulenssista (kyky aiheuttaa sairauksia). Tämä äskettäin löydettyjen faagien ominaisuus voi tarkoittaa, että osa näistä haitallisista geeneistä voi siirtyä ihmisen mikrobiomiin, koska faageja esiintyy bakteerien rinnalla.
Koska näiden suurten faagien kuljettamien geenien määrä on selvästi suurempi kuin tavallisissa faageissa, heillä on suurempi kyky liikkua geeneissä, jotka voivat vahingoittaa muita soluja. Vuorostaan tämä lisää riskiä, että jotkut näistä geeneistä saadaan geeneistä ihmisympäristössä.
Yhteensä, tutkijoita kiehtoo valtavien genomien faagien läsnäolo erilaisissa mikrobiomeissa ympäri maapalloa. Näiden suurten faagien välinen suhde tulkitaan siten, että ne ovat peräisin muinaisesta suuren genomin virusten perheestä.
Banfield sanoo, "Suuret genomit ovat yksi onnistunut olemassaolostrategia. Nämä bakteerivirukset ovat osa biologiaa, toistuvista yksiköistä, josta tiedämme hyvin vähän. "
Tarpeeksi totta. Nämä faagit ovat kooltaan sellaisia, että ne sopivat jonnekin arkeian (bakteerien varhaisimmat sukulaiset) välisen raon, ja tavalliset faagit, jotka näyttävät elottomilta. Banfield kuvailee niitä "onnistuneiksi olemassaolostrategioiksi, jotka ovat hybridejä perinteisten virusten ja perinteisten elävien organismien välillä".
Ruoansulatuskanavan oireet ovat yleisiä, mutta lieviä sairaalahoitoa saaneiden COVID-19-potilaiden keskuudessa
Mikä on C -hepatiitti?
Kaksosten kanssa tehty tutkimus osoittaa, että COVID-19-oireilla on geneettinen vaikutus
Suoliston mikrobiomi liittyy käyttäytymisongelmiin lapsilla
Virustartuntojen diagnosointi mikro- ja nanomittakaavan tekniikoilla
Rotavirusrokotukset eivät liity tyypin 1 diabeteksen riskiin
Uudet superaktivoivat makrofagireseptorit voivat selittää hyper-tulehduksen vakavassa COVID-19-taudissa
Immuniteetti on kummallinen asia. Vaikka se on välttämätöntä kehon suojaamiseksi tunkeutuvilta patogeeneiltä ja vierailta antigeeneiltä, se voi myös kääntyä kehoa vastaan ja laukaista tuhoisia immun
Perfectus Biomed esillä IPS -konferenssissa Liverpoolissa
Perfectus Biomed -tiimi osallistuu näyttelyyn Infektion ehkäisyjärjestön (IPS) konferenssissa Liverpoolissa tässä kuussa. Konferenssi pidetään Liverpoolin Arena- ja kongressikeskuksessa 22. - 24. syys
Keisarileikkauksella syntyneillä naisilla on suurempi lihavuuden ja diabeteksen riski
Uusi tutkimus julkaistiin avoimessa lehdessä JAMA -verkko auki huhtikuussa 2020 ehdottaa, että keisarileikkauksella syntyneillä naisilla on suurempi riski sairastua lihavuuteen ja tyypin 2 diabeteks