Malý virus, který může bodat jako pavouk černá vdova.
To je jeden z překvapivých objevů dvojice biologů Vanderbilt, když sekvenovali genom viru, který napadá Wolbachia, bakteriálního parazita, který úspěšně infikoval nejen pavouky černé vdovy, ale více než polovinu všech členovců. druhy, mezi které patří hmyz, pavouci a korýši.
„Objev DNA související s genem toxinu pavouka černé vdovy byl naprostým překvapením, protože je to poprvé, co byl nalezen fág – virus, který infikuje bakterie – nesoucí zvířecí DNA,“řekl docent. biologických věd Seth Bordenstein. On a hlavní výzkumná specialistka Sarah Bordensteinová informovali o výsledcích své studie v článku nazvaném „Eukaryotický asociační modul ve fágových WO genomech z Wolbachie“publikovaném 11. října v časopise Nature Communications.
Normálně fágy, jako fág WO, který studovali, nesou specializované geny, které se otevírají a ničí obranu prokaryotických bakteriálních buněk, na které se zaměřují. Ale v tomto případě „část DNA související s genem toxinu pavouka černé vdovy je neporušená a rozšířená ve fágu,“řekl Bordenstein. "Existují také důkazy, že fág vytváří insekticidní toxiny, ale zatím si nejsme jisti, jak jsou využívány a podávány."
Vědci také zjistili, že WO sdílí řadu dalších segmentů DNA se zvířecími genomy. Patří mezi ně sekvence, kterou eukaryotické buňky nalezené u zvířat používají k detekci patogenů, což se také podílí na spouštění buněčné smrti. Kromě toho existovalo několik genů, které buňky používají k vyhýbání se imunitním reakcím."Tyto sekvence jsou typičtější pro eukaryotické viry, ne pro fágy," komentoval Bordenstein.
Spekuloval, že důvodem, proč je WO v tomto ohledu výjimečný, je životní historie jeho cíle. Jakmile Wolbachia infikuje hostitelského členovce, zabalí se do vrstvy membrány členovce. V důsledku toho si fág musí prorazit cestu těmito eukaryotickými membránami, aby mohl vstoupit nebo uniknout.
"Máme podezření, že vytváří póry v membránách buněk členovců, které obklopují Wolbachii, a tím umožňuje fágovi překonat bakteriální i členovcové membrány, které ho obklopují. To může být způsob, jakým využívá některé z těchto proteinů." řekl.
Jejich sekvenování a bioinformatické úsilí také umožnilo Bordensteinovým identifikovat genetické sekvence, které fág WO používá k vložení svého genomu do chromozomu Wolbachia. Tyto informace mohou poskytnout základní sadu nástrojů, kterou lze použít ke genetickému inženýrství bakterie.
Tuto schopnost lze využít k posílení probíhajících snah, které využívají Wolbachii k boji s horečkou dengue a virem Zika. Ukazuje se, že Wolbachia brání těmto virům v rozmnožování u komárů Aedes aegypti, kteří je šíří. Infikování a šíření komárů wolbachií bylo úspěšně testováno v praxi v Austrálii, Brazílii, Kolumbii, Indonésii a Vietnamu.
Použití bakteriálního parazita má ve srovnání s jinými přístupy dvě potenciální výhody: nespoléhá na toxické chemikálie a jakmile je zavedeno, bakterie se rychle šíří populací komárů a udržují se.
"Schopnost geneticky upravit Wolbachii by mohla vést k vložení genů, které způsobí, že bakterie produkují vlastnosti, které zvyšují účinnost použití Wolbachie proti virům dengue a Zika. Mohla by být také použita k boji proti jiným zemědělským škůdcům," biolog řekl.
Bordenstein začal studovat WO před 15 lety, protože byl zvědavý, jak takový virus přežívá a vzkvétá v symbiotické bakterii, jako je Wolbachia, která má velmi malý genom."Někteří z mých kolegů se tehdy ptali, proč studuji tak obskurní předmět," vzpomínal.
Před několika lety měli Bordenstein a jeho kolegové pocit, že odpověděli na hlavní vědecké otázky týkající se fága, ale pro úplnost se rozhodli sekvenovat jeho genom. Netušili, že jejich analýza poskytne informace, které poskytnou čerstvé poznatky ve virologii a mohly by možná pomoci při úsilí o snížení nebo vymýcení řady nemocí, které sužují lidi po tisíciletí.
