Новое исследование, опубликованное в Journal of Biological Chemistry, раскрыло секрет чуда эволюции: бактериофага с чрезвычайно длинным хвостом (почти 1 мкм). Речь идет о P74-26. Его описали биологи из Массачусетского университета.
«Бактериофаги, или сокращенно фаги, присутствуют везде, где есть бактерии, включая грязь и воду вокруг. Они также есть в микробной экосистеме вашего собственного тела, — говорит Эмили Агнелло, один из авторов исследования. — В отличие от многих вирусов, поражающих людей и животных и содержащих только один компартмент [отсек], фаги состоят из хвоста, прикрепленного к остроконечной призмообразной белковой оболочке, содержащей их ДНК.
Фаг P74-26 встречается в горячих источниках. Экстремальные температуры ему нипочем, он отлично чувствует себя при 80 градусов Цельсия и даже выше. Его цель — заразить местных обитателей, то есть бактерии-экстремофилы.
«Каждый хвост фага состоит из множества небольших строительных блоков, которые собираются вместе, образуя длинную трубку. Наше исследование показывает, что эти строительные блоки могут менять форму или конформацию, когда они собираются вместе, — уточняет Агнелло. — Это изменение формы нужно, чтобы строительные блоки подходили друг к другу и образовывали правильную структуру хвостовой трубы».
Исследователи использовали мощные методы визуализации, а также компьютерное моделирование и обнаружили, что строительные блоки хвоста опираются друг на друга, чтобы стабилизироваться.
«Мы применили технику, называемую криоэлектронной микроскопией, которая представляет собой огромный микроскоп, позволяющий нам делать тысячи изображений и коротких видеороликов с очень большим увеличением, — объясняет Агнелло. — Сделав множество снимков хвостовых трубок фага и сложив их вместе, мы смогли точно выяснить, как строительные блоки соединяются друг с другом».
Оказалось, что P74-26 использует механизм «шарик и гнездо». Хвост формируется из вертикально уложенных колец молекул, образующих полый канал.
«Мне нравится думать об этих строительных блоках фагов как о кубиках LEGO», — уточняет Брайан Кельч, другой участник исследования. Свою ассоциацию он объясняет так: у кубиков есть выступающие части с одной стороны и отверстия с другой. С их помощью они сочетаются друг с другом. Попробуйте представить LEGO-кубики, у которых сначала отверстия закрыты, но, когда вы начинаете строить, они открываются, позволяя деталькам крепиться друг к другу. Именно так проходит процесс самосборки длинного хвоста P74-26.
Теперь исследователи планируют использовать генетические манипуляции, чтобы изменить длину хвоста фага и посмотреть, как это повлияет на его поведение.
Посмотрите, как выглядят различные микроорганизмы под микроскопом: