Sitni virusni prekidač koji su otkrili znanstvenici mogao bi biti novi način borbe protiv infekcija otpornih na antibiotike, globalne zdravstvene prijetnje za koju se predviđa da bi do 2050. godine mogla biti zaslužna za do 10 milijuna smrti godišnje.

Znanstvenici s Hebrejskog sveučilišta u Jeruzalemu otkrili su da bakteriofagi, virusi koji inficiraju bakterije, koriste malu molekulu RNA za preuzimanje bakterijskih stanica, mehanizam koji nikada prije nije opisan, nudeći nove uvide za buduće terapije temeljene na fagima.

Usredotočili su se na sićušnu virusnu RNA nazvanu PreS. Za razliku od većine prethodnih istraživanja koja su se usredotočila na virusne proteine, ova studija pokazala je da čak i jedan od najproučavanijih bakteriofaga, lambda, koristi RNA za izravnu manipulaciju ekspresijom bakterijskih gena

"Ova mala RNA daje bakteriofagu još jedan sloj kontrole", rekla je dr. Sahar Melamed, voditeljica studije. "Regulirajući esencijalne bakterijske gene u točno pravom trenutku, virus poboljšava svoje šanse za uspješnu replikaciju. Ono što nas je najviše iznenadilo jest da bakteriofag lambda, proučavan više od 75 godina, još uvijek skriva tajne. Otkriće neočekivanog regulatora RNA u tako klasičnom sustavu sugerira da smo shvatili samo jednu nit onoga što bi mogla biti mnogo bogatija mreža kontrole posredovane RNA u bakteriofagima."

Bakterije ubrzano razvijaju otpornost na antibiotike WHO upozorava: Antimikrobna rezistencija je uvelike raširena i prijetnja je modernoj medicini

Istraživači su otkrili da PreS djeluje poput molekularnog "prekidača" unutar zaraženih bakterija, ciljajući specifične bakterijske informacijske RNA. Jedna ključna meta je poruka koja kodira DnaN, protein neophodan za replikaciju DNA. PreS se veže na normalno presavijeni dio ove mRNA, rasklapa ga i olakšava bakterijskom mehanizmu za proizvodnju proteina da ga prevede. Rezultat je više DnaN proteina, brža replikacija virusne DNA i učinkovitija infekcija. Kada se PreS ukloni ili se njegovo mjesto vezanja poremeti, bakteriofag slabi, sporije se množi, a njegova destruktivna faza je odgođena

"Ovaj mehanizam nikada prije nije viđen kod bakteriofaga", rekao je jedan od autora studije doktorand Aviezer Silverman. "Pokazuje da čak i najmanje virusne molekule mogu igrati odlučujuću ulogu u infekciji, dajući virusu suptilnu, ali snažnu prednost nad domaćinom."

Otkriće je posebno upečatljivo jer se male RNA prije nisu smatrale glavnim igračima u biologiji bakteriofaga. Pa ipak, PreS je visoko konzerviran kod srodnih virusa, što sugerira da mnogi bakteriofagi mogu dijeliti skriveni "skup alata" RNA regulatora, područje koje znanstvenici tek počinju istraživati.

Razumijevanje načina na koji bakteriofagi kontroliraju bakterijske stanice ključno je i za fundamentalnu biologiju i za potencijalne medicinske primjene. S porastom otpornosti na antibiotike diljem svijeta, terapija bakteriofagima - korištenje virusa za selektivni napad na bakterije - dobiva na pozornosti kao fleksibilna, ciljana alternativa konvencionalnim lijekovima. Otkrića poput PreS-a pružaju nacrt za dizajniranje pametnijih bakteriofaga koji su sigurniji, predvidljiviji i učinkovitiji u borbi protiv infekcija otpornih na lijekove.

"Čak i najmanje virusne molekule mogu imati ogroman utjecaj na uspjeh infekcije", rekla je Melamed. "Učenjem kako bakteriofagi manipuliraju svojim domaćinima na ovoj mikroskopskoj razini, možemo početi stvarati viruse koji su i snažni i precizni u borbi protiv otpornosti na antibiotike."

Razumijevanje načina na koji PreS manipulira bakterijskim stanicama moglo bi pomoći znanstvenicima u dizajniranju pametnijih terapija bakteriofagima koje su učinkovitije u ciljanju štetnih bakterija, posebno sojeva otpornih na antibiotike. Iskorištavanjem ovih mehanizama temeljenih na RNA, istraživači bi mogli razviti precizne tretmane sposobne za napad na infekcije otporne na više lijekova koje konvencionalni antibiotici ne mogu dosegnuti.

Osim medicine, otkrića bi mogla imati primjenu i u sintetičkoj biologiji, omogućujući korištenje umjetno stvorenih bakteriofaga ili bakterija u industrijskim procesima, upravljanju mikrobiomima ili kontroli biofilmova, pretvarajući nekoć skrivenu virusnu strategiju u svestran alat za zdravlje i tehnologiju.

Kad pojedinac popije antibiotik to je kao da ga je popila cijela zajednica Kako se stvara otpornost na antibiotike i kada su zaista potrebni