Variațiile structurale ale cozilor virale pot prezice spectrul de acțiune al bacteriofagilor
Cercetătorii de la Universitatea McMaster au identificat un model structural care diferențiază bacteriofagii cu spectru larg de cei cu acțiune restrânsă, potrivit unui studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bacteriofagii sunt virusuri care ucid bacteriile și sunt studiați de zeci de ani ca alternativă la antibiotice pentru infecțiile rezistente. Majoritatea fagilor sunt însă extrem de selectivi: un fag eficient împotriva unei tulpini bacteriene poate fi inutil împotriva altora, chiar înrudite. Doar câțiva fagi reușesc să elimine mai multe tulpini diferite.
Echipa condusă de Lori Burrows, profesoară emerită la McMaster, a analizat interacțiunea fagilor cu Pseudomonas aeruginosa, o bacterie frecvent multidrog-rezistentă ce provoacă infecții nosocomiale grave. Fagii se atașează de pili, apendici filiformi de la suprafața bacteriei, alcătuiți din unități moleculare variabile între tulpini.
Analizând date genetice de la peste 1.300 de tulpini distincte de P. aeruginosa, cercetătorii au identificat 53 de variante de pili. Variațiile erau concentrate aproape în întregime în regiunea cu care interacționează fagii, ceea ce sugerează că bacteriile au evoluat de-a lungul timpului forme diferite de pili pentru a evita populațiile locale de fagi.
Testând un panel de fagi, inclusiv Cootes și Leland, împotriva acestor tulpini, oamenii de știință au observat două comportamente distincte. Unii fagi erau foarte sensibili la modificări minore ale pililor și își pierdeau capacitatea de infectare, în timp ce alții tolerau diferențe mari și rămâneau infecțioși.
Comparând modele generate de inteligență artificială ale fibrelor cozii folosite pentru atașare, cercetătorii au constatat o diferență constantă. Fagii foarte selectivi aveau fibre mai asemănătoare între ei, în timp ce fagii cu spectru larg prezentau mai multă variabilitate în punctul de contact cu pilii, deși structura generală rămânea similară.
Modelul s-a confirmat nu doar pentru fagii testați în laborator, ci și pentru zeci de fagi similari din baze de date publice, ceea ce sugerează că forma fizică a fibrelor cozii poate fi un predictor util al gamei de gazde.
Ikram Qaderi, candidată la doctorat în laboratorul Burrows și prima autoare a studiului, explică de ce contează acest lucru. Deoarece fagii vizează de obicei tulpini foarte specifice, medicii nu pot alege un fag direct de pe raft: trebuie mai întâi să identifice tulpina exactă care cauzează infecția, apoi să găsească și să obțină fagul care o atacă.
Identificarea potrivirii potrivite poate dura săptămâni sau mai mult, întârziere pe care pacienții cu infecții rezistente adesea nu și-o permit. Cercetarea face parte dintr-un efort mai amplu al laboratorului Burrows de a face terapia fagilor mai practică și mai ușor de aplicat clinic.
