‘Rapunzel’ Virüsünün Acayip Uzun Bir Kuyruğu Var ve Sonunda Nedenini Biliyoruz : ScienceAlert

Milyarlarca yıldır, virüsler ve bakteriler hiç bitmeyen bir silahlanma yarışına hapsoldu ve bu, bir yırtıcı hayvanın “kuyruklu bir canavar” geliştirmesine neden oldu.

Eşsiz bakteri yok edici virüsveya bakteriyofaj, resmi olarak P74-26 olarak adlandırılır, ancak halk arasında daha çok ‘Rapunzel’ olarak bilinir. virüs.

Masal prensesinin saçma sapan uzun bukleleri gibi, patojenin “atkuyruğu” da akranlarından oluşan bir kalabalıkta öne çıkıyor.

Yaklaşık bir mikrometre uzunluğundaki uzantı, diğer bakteriyofajların çoğundan 10 kat daha uzundur.

Aslında, sahip olduğu Bilinen herhangi bir virüsün en uzun kuyruğu ve garip bir şekilde, en istikrarlı olanı da.

Yeni araştırmaya göre, bu etkileyici uzantı, muhtemelen Rapunzel’in virüs Dünya üzerindeki en zorlu bakterilerden birini ve en yaşanmaz ortamlardan birini bulup delmek için.

Rapunzel, 77 °C’nin (170 °F) üzerindeki sıcaklıklara ulaşan kaynayan kaplıcalarda virüs bakteriyi enfekte ederek yaşar Termus termofilus ve üremek ve çoğalmak için diğer hücrenin mekanizmasını kullanmak.

Bilim adamları, yapımının çeşitli noktalarında virüsün kuyruğuna ait pek çok görüntüyü bir araya getirerek virüsün benzersiz yapısını çözmeyi başardılar. Bilgisayar simülasyonları daha fazla açıklanmış Bu etkileyici uzun araştırmayı oluşturmak için koordine olan “yüksek düzeyde iç içe geçmiş etkileşimler ağı”.

“Kryo-elektron mikroskobu adı verilen, çok yüksek büyütme oranlarında binlerce görüntü ve kısa film çekmemizi sağlayan devasa bir mikroskop olan bir teknik kullandık.” açıklar Massachusetts Üniversitesi (UMass) Chan Tıp Okulu’ndan mikrobiyolog Emily Agnello.

“Fajın kuyruk tüplerinin çok sayıda fotoğrafını çekip bunları bir araya getirerek, yapı taşlarının tam olarak nasıl bir araya geldiğini anlayabildik.”

Bakteriyofajların kuyrukları çeşitli uzunluk ve tarzlarda gelir: bazıları uzun, bazıları elastik, bazıları kısa ve bazıları sert. Bunlar moleküler ‘makineler’ Spesifik bakteriyel konakçı hücreleri onlara nüfuz etmeden önce tanıyacak ve daha sonra replikasyon için genomlarını sitoplazmaya iletecek şekilde evrimleşmişlerdir.

Bu saldırının kilit ve anahtar doğası göz önüne alındığında, Dünya üzerindeki hemen hemen her habitatta bulunan bakteriyofajlar arasında büyük bir kuyruk çeşitliliği vardır. Ama bu kuyruklar tam olarak nasıl farklı?

Bugüne kadar, bilim adamları çok az sayıda faj-konakçı etkileşimini tanımladılar ve şimdi antibiyotik direnci insan sağlığı için büyüyen bir tehdit haline geldiğinden, uzmanlar süper mikropların nasıl yenileceğine dair fikirler için fajlara yöneliyor.

Örneğin, Rapunzel virüsKuyruğu, yapı taşlarının birbirine kenetlenme ve birikme şeklinden dolayı bakteriler için büyük bir tehdit gibi görünüyor.

Büyük boyutuna rağmen, virüsAraştırmacılar, ‘ın kuyruğu diğer bakteriyofajlarınki gibi yapı taşlarının sayısının yarısına dayanıyor ve tüm farkı bu yaratıyor gibi görünüyor.

“Olan şeyin, bazı eski virüs yapı taşlarını tek bir proteinde birleştirdi,” diyor UMass’tan biyokimyacı Brian Kelch.

“İki küçük Lego parçasının birleştirilerek dikişsiz büyük bir tuğla haline getirildiğini hayal edin. Bu uzun kuyruk daha büyük, daha sağlam yapı taşlarından yapılmıştır. Bunun, kuyruğu yüksek sıcaklıklarda dengeleyebileceğini düşünüyoruz.”

Bu ekstra sağlam alt birimler, bir tarafı çivili, diğer tarafı cepli olan Lego yapım parçalarına benzer “top ve yuva” benzeri bir mekanizma ile istiflenir.

Virüslerde, bu yapı taşlarının her biri bir tür halka benzeri bir şekle sahiptir, yani tamamlandığında tüm kuyruk içi boş bir tüp oluşturur. Bu, virüs genomunu gönderir bir bakteri hücresine nüfuz ettikten sonra.

“Araştırmamız, bu yapı taşlarının bir araya geldiklerinde şekil veya konformasyon değiştirebileceğini buluyor.” diyor Agnello.

“Bu şekil değiştiren davranış, yapı taşlarının birbirine uyması ve kuyruk borusunun doğru yapısını oluşturması açısından önemlidir.”

Rapunzel virüs kuyruk son derece uzundur, bu da ona bakterilere kilitlenme ve nüfuz etme konusunda ekstra güç veriyor gibi görünmektedir. Bununla birlikte, aynı zamanda, bu tam uzunluk, kuyruğun montajının yanlış gitme şansının daha fazla olduğu anlamına gelir.

Araştırmacılar, gelişen kuyruğu doğru yolda tutan iç mekanizmalar olması gerektiğini düşünüyor ve bu mekanizmalar muhtemelen diğer fajlarla paylaşılıyor.

Nasıl çalıştıklarını anlamak, bir gün bilim adamlarının ölümcül bakterilere karşı mücadelede daha iyi tedaviler geliştirmelerine yardımcı olabilir.

“Eşsiz, ilginç şeyleri incelemenin, henüz hayal bile edemediğimiz bulgulara ve uygulamalara yol açabileceğine inanıyorum.” diyor Agnello.

Artık nasıl olduğunu bildiklerine göre virüs‘ kuyruk formları, araştırmacılar bunun bakterilerle etkileşimlerini nasıl değiştirebileceğini görmek için uzunluğunu genetik olarak değiştirmeyi planlıyor.

Sonuç ne olursa olsun, bu deneylerin bize yeni bir şeyler öğreteceği kesin.

Araştırma yayınlandı dergisi Biyolojik Kimya.