Prawie każdy miał jakiś wirus, ale czy słyszałeś kiedyś o wirusach, które infekują bakterie? W tym artykule opowiemy Ci wszystko o bakteriofagu phi29.
Ostatnia aktualizacja: 14 czerwca 2020 r.
Wirusy infekujące bakterie nazywane są bakteriofagami. Margarita Salas badała bakteriofaga phi29. Odkryła enzym zdolny do katalizowania amplifikacji DNA przy dużych prędkościach.
Margarita Salas była hiszpańską biochemiczką, która w 2019 roku otrzymała nagrodę Europejskiego Wynalazcy. Większość swojej kariery naukowej poświęciła badaniu wirusa bakteriofaga zwanego phi29. Dzisiaj ten wirus ma znaczące zastosowania biotechnologiczne.
Aby lepiej zrozumieć, czym jest ten wirus, wyjaśnimy słowo bakteriofag. To słowo pochodzi od połączenia „bakterii” i „faga”. Phage oznacza po grecku „jeść”. Więc w zasadzie mówimy o wirusach, które „zjadają” bakterie.
W tym artykule opowiemy w najprostszy możliwy sposób wszystko o wielkim odkryciu Salasa i jego użyteczności w świecie badań.
Struktura wirusa
Wirus to mikroskopijny czynnik, który może infekować wiele organizmów, takich jak zwierzęta, rośliny, grzyby i bakterie. Wirusy nie mają własnej istoty. Oznacza to, że ich reprodukcja zależy od innych komórek. W rezultacie są uważane za rodzaj pasożyta.
Wewnątrz wirusa jest materiał genetyczny. Ten materiał – DNA lub RNA – jest niezbędny do kodowania jego białek. Materiał genetyczny jest owinięty zewnętrznie. Następnie białka adhezyjne wiążą ten materiał z powierzchnią innych komórek.
Termin bakteriofag i jego znaczenie
Bakteriofagi (lub fagi) to wirusy infekujące bakterie. Z jednej strony istnieją wirusy, które wszczepiają swoje genomy do chromosomu komórki gospodarza. Są to tak zwane fagi lizogenne. Fagi te dostarczają bakteriom genów do kodowania nowych białek. Z drugiej strony istnieją wirusy, które replikują się w bakteriach. Wirusy te nazywane są fagami litycznymi.
Znaczenie bakteriofagów wynika z ich zdolności do zmniejszania populacji niektórych bakterii.
Naukowcy stosują bakteriofagi od lat dwudziestych. W tym czasie mikrobiolog Felix d’Herelle podał bakteriofaga 12-letniemu chłopcu, aby leczył czerwonkę. Dziecko wyzdrowiało w ciągu kilku dni. Później, w 1921 r., lekarze Richard Bruynoghe i Joseph Maisin leczyli bakteriofagami chorobę skóry o nazwie Staphylococcus. Stan leczonych pacjentów poprawił się w ciągu 24–48 godzin. Lekarze używali również fagów do leczenia tysięcy osób z cholerą lub dżumą dymieniczą.
Obecnie przemysł spożywczy stosuje terapię fagową do zwalczania E. coli. Lekarze stosują tę terapię również w leczeniu chorób zakaźnych, chorób otrzewnej i ucha pływaka. Używają go również do eliminacji niektórych bakterii u osób cierpiących na mukowiscydozę.
Margarita Salas i bakteriofag phi29
Margarita Salas, absolwentka biochemii, była jednym z największych naukowców w Hiszpanii. Salas ściśle współpracował z Severo Ochoa, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny . Obaj ściśle współpracowali w Stanach Zjednoczonych. W latach 60. Ochoa spędził 45 lat na badaniu bakteriofaga phi29. W swoich badaniach opierał się na trzech cechach charakterystycznych tego wyjątkowego faga:
- Jego mały rozmiar – ma tylko 20 genów
- Złożoność jego morfologii
- Był to w dużej mierze nieznany fag
Fag phi29 jest wirusem litycznym należącym do rodziny Podoviridae. Składa się z dwuniciowych cząsteczek DNA. Dodatkowo infekuje rodzaj bakterii o nazwie Bacillus subtilis oraz inne bakterie z rodzaju Bacillus.
Wielu ekspertów uważa ten bakteriofag za model do badań biologii molekularnej.Jest to model do zrozumienia kontroli ekspresji genów i różnych mechanizmów biologicznych, takich jak replikacja DNA.
Chociaż Salas prowadziła podstawowe badania, dziś jej odkrycie ma ważne zastosowania biotechnologiczne. Naukowcy odkryli, że bakteriofag phi29 działa jako enzym DNA do amplifikacji DNA.
Więc, co to znaczy? Rozłóżmy to. Enzymy to białka przyspieszające reakcje chemiczne – takie, które występują we wszystkich organizmach. Na przykład w tym przypadku polimeraza DNA jest enzymem, który syntetyzuje DNA. W rzeczywistości są one niezbędne do replikacji DNA.
Co to jest amplifikacja DNA?
Amplifikacja DNA odbywa się za pomocą procedury zwanej PCR (Reakcja łańcuchowa polimerazy). Zasadniczo, jeśli naukowcy chcą przyjrzeć się bliżej określonej części DNA, mogą wykonać miliony kopii tej sekwencji. Następnie pozwala to naukowcom na lepszą analizę i identyfikację tej części DNA. Biochemik Kary Mullis stworzył ten proces. W rzeczywistości zdobył z tego powodu Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1993 roku.
Odkrycie przez Salas bakteriofaga phi29 pozwala naukowcom amplifikować nawet mniejsze fragmenty DNA. Na przykład mogą patrzeć na DNA wielkości komórki! Eksperci nazywają tę procedurę MDA (Multiple Displacement Amplification). Dzięki temu testy DNA są szybsze i bardziej niezawodne.
Na koniec powinniśmy wspomnieć, że technika Salasa ma zastosowanie w wielu różnych dziedzinach naukowych, takich jak onkologia, archeologia i medycyna sądowa. Na przykład, jeśli eksperci medycyny sądowej znajdą włos na miejscu przestępstwa, proces ten pozwala im zidentyfikować, do kogo należy. Ponadto onkolodzy mogą przyjrzeć się nawet mniejszym grupom komórek, które powodują nowotwory.
Margarita Salas całe swoje życie poświęciła badaniom. Naukowcy uważają jej odkrycie za punkt odniesienia w świecie nauki. Otworzy wiele drzwi dla nowych osiągnięć naukowych.
Może Cię to zainteresować…
Przeczytaj to w Moje zwierzęta
5 chorób bakteryjnych u słoni
Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, co są choroby bakteryjne słoni? Jest wiele, które wpływają na słonie, zarówno na wolności, jak i w niewoli.