Ti se virusi nazivaju bakteriofagi - doslovno, oni koji jedu bakterije - i kraće fage. Iako su fagi prisutni već duže vrijeme, ti novi fagi su zapanjujući u pogledu svoje veličine i biološki složenih sustava. Mnogi njihovi geni obično se nalaze u bakterijama i koriste se za napad na bakterije domaćine.
Gdje su znanstvenici pronašli te rijetke ogromne fage? Pregledali su ogromnu bazu podataka DNK sekvenci dobivenih iz širokog i raznolikog raspona okruženja na zemlji. Tih gotovo 30 mikrobioma obuhvaćalo je spektar iz vrelog izvora u Tibetu, putem bioreaktora u Južnoj Africi, do crijeva žene koja nosi bebu u utrobi. Ostala mjesta uključuju podzemne rupe, oceani, jezera, i crijeva nedonoščadi.
Istraživačica Jill Banfield to radi već više od desetljeća i pol. Ona izrađuje sekvence svih DNK bitova u bilo kojem uzorku koji dobije s lokacije na zemlji. Zatim sastavlja dijelove slagalice kako bi dobila genomski slijed.
U većini slučajeva, dobiva nacrt genoma, no nekoliko je potvrđeno da su to genomi posve novih mikroba. Neki od ovih mikroba regulirani su sitnim genomima koji, doista, Čini se da nisu sposobni samostalno održavati život, i umjesto toga potpuno ovise o drugim oblicima života, naime, arheje i bakterije.
Prije godinu dana prijavila je nalaz velikih faga, koju je nazvala Lak phages, u crijevima i ustima čovjeka. Ovi fagi jedu bakterije u slini i crijevima.
U novom listu, ona izvještava o izolaciji preko 350 vrlo velikih faga s genima koji su, na duljini od 200, 000 baza, četiri puta veći od prosječnog genetskog slijeda bilo kojeg dosad poznatog bakteriofaga (50 kb). Banfield komentari, "Istražujemo Zemljine mikrobiome, a ponekad se pojave neočekivane stvari. "
Najveći sekvenciran dosada ima genom koji obuhvaća zapanjujućih 735, 000 parova baza, što je oko 15 puta veće od prosječnog genoma faga, i zapravo, izrazito veći od mnogih genoma bakterija. No moglo bi biti još većih budući da su do sada sekvencirali samo 175 ovih velikih faga.
Prikaz velikih faga (crveni, lijevo) i normalni fagi koji inficiraju bakterijsku stanicu. Veliki fag ubrizgava svoju DNK u stanicu domaćina, gdje proteini Cas - dio imunološkog sustava CRISPR -a koji se obično nalazi samo u bakterijama i arhejama - manipuliraju odgovorom stanice domaćina na druge viruse. Tim UC Berkeleyja još nije fotografirao nijedan veliki fag, pa su svi prikazani nalik na najčešći tip faga, T4. Kredit za sliku:UC Berkeley slika ljubaznošću laboratorija Jill Banfield Ti veliki fagi bili su razvrstani u deset klada ili skupina. Svaki je dobio naziv "Veliki fag" iako koristi različite jezike, ili različite riječi na istom jeziku. Jezici su oni iz zemlje podrijetla istraživača. Tako postoji klada Mahaphage, Biggiephage, Judafaga, Kaempephage, Dakhmphage, Jabbarphage i Kabirphage, kao i Enormefaga, Whopperphage, i Kyodaiphage klada - na sanskritu, Australski engleski, Kineski, Danski, Arapski (sljedeća tri), Francuski, Američki engleski, i japanski!
Bakterijski geni unutar ovih faga sadrže neke CRISPR elemente, segmenti kodiranja proteina koji uređuju gene, koje bakterije koriste da se odupru virusnom napadu. Znanstvenici misle da su ti elementi namijenjeni da postanu dio CRISPR sustava domaćina, osnažujući bakterije da se odupru drugim virusima tako da ti veliki fagi mogu nesmetano uživati u obroku. Još jedan istraživač, Basem Al-Shayeb, objašnjava da ti fagi koriste ovaj sustav za svoju korist, "kako bi se potaknuo rat između ovih virusa."
Još jedan fascinantan element u jednom od ovih novih faga je protein koji igra istu ulogu kao i protein Cas-9, sastavni dio široko korištenog alata za uređivanje gena CRISPR-Cas9 koji su prvi predstavili Doudna i Charpentier. Ovaj novi protein nazvan je CasØ - slovo Ø, ili phi (na grčkom), je simbol za fag. Ovo je dio obitelji Cas-12, ali ti fagi imaju i druge bakterijske CRISPR elemente poput Cas-9, Cas-X, i proteini Cas-Y.
Neki od ovih faga također imaju vrlo velike nizove CRISPR. To se odnosi na prisutnost nizova sastavljenih od fragmenata virusne DNA, memorijski nizovi koji omogućuju brzo prepoznavanje ponovljenog napada bilo kojeg od ovih virusa. Ovaj, zauzvrat, izaziva trenutne Cas reakcije, omogućujući posebno ciljanje ovih virusa.
Još jedan zapanjujući nalaz bila je pojava gena koji kodiraju ribosomske proteine. Ribosom je stanična organela koja čita mRNA i koristi je za stvaranje specifičnih proteina. Ovo je jedna od prvih pojava ribosomskih gena u virusima.
Također su pronašli gene koji kodiraju prijenosne RNA, koje su molekule koje hvataju prave aminokiseline koje će se ugraditi u proteinsku sekvencu. Postoje regulatorni geni za tRNA, geni za uključivanje procesa sinteze proteina, pa čak i nekoliko ribosomskih segmenata. Ovi se geni nalaze samo u životnim oblicima jer imaju veze s proizvodnjom proteinskih komponenti - što je za razliku od bilo kojeg drugog virusa, a koja je sposobnost koja čini život.
Istražitelj Rohan Sachdeva kaže da je ovo "jedna od glavnih značajki koje razdvajaju viruse i bakterije, neživot i život. "To naziva" pomalo zamagljivanjem crte ".
Zašto postoje ti geni? Znanstvenici misle da bi se mogli koristiti za otimanje ribosoma kako bi počeli replicirati virusne, a ne bakterijske proteine domaćine. Dodatni nalaz je prisutnost alternativnih genetskih kodova, ili korištenje više od jednog genetskog koda za označavanje iste aminokiseline. Ova bi značajka mogla izbaciti bakterijski ribosom iz kolosijeka i zavarati ga u dekodiranje virusne RNA, a ne vlastite RNK domaćina.
Otkriće novih alata koji se koriste u borbi između bakterija i virusa nudi mnogo mogućnosti za pronalaženje novih alata za uređivanje gena. Mnoge od novih gena tek treba istražiti radi njihove funkcije, a moglo bi se dogoditi da će ti novi proteini biti od pomoći u raznim primjenama u industriji, medicinske znanosti, ili u poljoprivredi.
Postoje opasnosti, isto. Virusi prenose gene s jedne bakterije na drugu - od kojih bi neki mogli biti odgovorni za rezistenciju na antibiotike ili za virulenciju (sposobnost izazivanja bolesti). Ovo svojstvo novootkrivenih faga moglo bi značiti da postoji rizik prijenosa nekih od ovih štetnih gena u ljudski mikrobiom budući da se fagi pojavljuju uz bakterije.
Budući da je broj gena koje nose ovi veliki fagi znatno veći od običnih faga, imaju veću sposobnost kretanja po genima koji mogu ozlijediti druge stanice. Zauzvrat, to povećava rizik da će neki od ovih gena biti stečeni genima u ljudskom okruženju.
Sveukupno, istraživači su fascinirani prisutnošću faga s ogromnim genomima u raznim mikrobiomima širom zemlje. Odnos između ovih velikih faga tumači se kao da oni potječu iz drevne obitelji virusa velikog genoma.
Kaže Banfield, "Imati velike genome jedna je od uspješnih strategija postojanja. Ovi bakterijski virusi dio su biologije, replicirajućih entiteta, o kojima vrlo malo znamo. "
Dovoljno istinito. Ove su fage veličine pa se mogu uklopiti negdje u jaz između arheja (najranijih srodnika bakterija), i obični fagi koji izgledaju kao neživa bića. Banfield ih opisuje kao "uspješne strategije postojanja koje su hibridi između onoga što smatramo tradicionalnim virusima i tradicionalnih živih organizama".
Bakteriofagi bi mogli liječiti E. coli bez oštećenja crijeva,
Mikrobi bi mogli predvidjeti fatalne ishode u ventiliranih pacijenata s COVID-19
Suočavanje s celijakijom
Kemikalija za rak iz uobičajenog crijevnog mikroba
Lijek za mršavljenje Wegovy odobrio je FDA
Biljna prehrana poboljšava zdravlje srca putem crijevnog mikrobioma
Otkriće 100 novih gena moglo bi pomoći istraživanju bolesti pigmentacije
Nova studija koju su vodili istraživači s Kraljevskog koledža u Londonu i Medicinskog centra Sveučilišta Erasmus MC u Rotterdamu otkrila je 124 gena koji igraju ključnu ulogu u određivanju boje ljudsk
Sigurno je hraniti kućne ljubimce sirovom hranom,
pronalazi novu studiju Veliko multinacionalno istraživanje pokazuje da vlasnici kućnih ljubimaca ne misle da hranjenje sirovom hranom povećava rizik od infekcije za članove kućanstva. Sirova hrana ukl
Oralna higijena i ozbiljnost COVID-19-veza
Britanski istraživači otkrili su vezu između loše oralne higijene i ozbiljnosti bolesti COVID-19 uzrokovane teškom infekcijom koronavirusom 2 (SARS-CoV-2) s akutnim respiratornim sindromom. Studija is