Sdílet
25. listopadu 2019
Dominik Hrebík spolu s kolegy z institutu CEITEC Masarykovy univerzity popsal strukturu fága P68, který ničí bakterie zlatého stafylokoka, jenž může způsobovat i život ohrožující infekce.
Stále větší počet bakterií odolává léčbě antibiotiky, a tak se vytvářejí nové a nové generace těchto léčiv. Výsledkem však je, že už existují bakterie, na které žádné léky nezabírají. V boji s nimi mohou lidem pomoci fágy, což jsou bakteriální viry, které je dokáží zlikvidovat.
Fágy napadají bakterie, podobně jako viry chřipky útočí na lidské buňky. Zachytí se na povrchu konkrétního organismu, vloží do něj svou genetickou informaci a z bakterie se stane továrna na nové fágy. Bakteriální infekci tak vlastně zlikviduje infekce virová, aniž by to uškodilo člověku. Fágy jsou totiž vysoce specializované a obvykle jeden druh fága napadá jen několik kmenů bakterií.
Fág s označením P68 dokáže zlikvidovat až 80 procent kmenů bakterie Staphylococcus aureus neboli zlatého stafylokoka, který způsobuje velmi často různé infekce v rozsahu od mírných zánětů kůže a měkkých tkání až po život ohrožující sepse.
I když je tato skutečnost už dlouho známá, dosud se nevědělo, jak vlastně tento bakteriofág vypadá a jak se mu daří bakterie likvidovat. „Pustili jsme se proto do popisu jeho struktury, což nám umožnilo především špičkové vybavení pro cryo-elektronovou mikroskopii a krystalografii,“ uvedl Dominik Hrebík, který působí ve skupině Pavla Plevky.
Bez takového vybavení nebylo dřív možné tak komplexní organismy, jako jsou viry a fágy, detailně zkoumat. I díky tomu patří tým mezi první na světě, kterým se to podařilo, a výsledky jejich práce nyní publikoval vědecký časopis Science Advances, který patří do skupiny časopisů Science.
„Zjistili jsme, že náš fág má mnohem víc strukturních proteinů, než se předpokládalo. Našli jsme je jak uvnitř, tak na jeho povrchu,“ vysvětlil Hrebík. Fágy se podobně jako viry skládají z bílkovinného obalu, který ukrývá jejich genetickou informaci, krčku a vláken, která slouží k tomu, aby se mohl zachytit na příslušných bakteriích. Vědci našli nečekaně jednu ze strukturních bílkovin v kapsidě fágu P68 a také v místě, odkud při infekci proniká z fága do bakterie jeho DNA. „Šlo o zcela nový protein, u kterého se nám podařilo zjistit i jeho funkci. Přišli jsme také na to, že strukturní proteiny z hlavičky fága pomáhají DNA proniknout přes obal bakterie,“ doplnil.
Podobné studie mohou pomoci k tomu, aby se takzvaná fágová terapie začala víc využívat. Nejde přitom o žádnou novinku, bakteriofágy byly objeveny a jejich funkce popsána už na počátku minulého století. Dokonce se úspěšně využívaly v různých částech světa třeba pro potlačení cholery nebo i jiných nemocí. S objevem antibiotik se ale zájem o fágy vytratil a pracovalo s nimi jen pár laboratoří v zemích východního bloku. Do pozornosti vědců se dnes dostávají i kvůli tomu, že by mohli pomoci s řešením rostoucí antibiotické rezistence.
Právě lepší znalost struktury fágů může pomoci k jejich využití v léčbě. „Zaměřili jsme se proto už na dalšího fága, konkrétně na druh, který infikuje bakterie rodu Pseudomonas aeruginosa, které u lidí s oslabenou imunitou způsobují různé infekce. V tomto případě se snažíme kromě struktury zjistit také to, jakým způsobem se bakteriofág v buňce replikuje a co ke svému množení potřebuje,“ doplnil Hrebík.
Odhalit strukturu organismu, který je velký jen několik desítek nanometrů, není jednoduché, na P68 pracovali výzkumníci zhruba tři roky a potřebovali snímky asi třiceti tisíc těchto jedinců. Museli také upravovat různé metody využívané k výpočtům struktur makromolekul.
Dominik Hrebík se přitom nejdříve zaměřoval na studium rostlinných proteinů a ke cryo-elektronové mikroskopii a virům se dostal až na doktorátu. „Baví mě zkoumat celé molekulární mechanismy a rád bych u této práce zůstal. Po doktorátu bych si chtěl najít podobně zaměřenou laboratoř v zahraničí a naučit se zase něco nového.“
Ema Wiesnerová
Zdroj: Magazín M