Ilmuwan mengungkap mekanisme pertahanan profag terhadap serangan fag di mycobacteria – ScienceDaily

Ilmuwan mengungkap mekanisme pertahanan profag terhadap serangan fag di mycobacteria – ScienceDaily


Fag adalah virus yang menyerang sel bakteri. Meskipun tidak berbahaya bagi sel manusia, fag berpotensi mematikan bagi bakteri karena banyak fag memasuki sel untuk membajak mesinnya untuk mereproduksi dirinya sendiri, sehingga menghancurkan sel.

Meskipun ini adalah kabar buruk bagi bakteri, ini mungkin kabar baik bagi manusia. Ada kebutuhan yang semakin besar untuk mengembangkan pengobatan baru yang secara efektif menyerang bakteri mematikan yang telah kebal terhadap obat lain. Sudah digunakan dengan sukses di beberapa bagian dunia, terapi fag mendapatkan daya tarik sebagai cara yang lebih luas untuk melawan infeksi bakteri yang kebal antibiotik dan bahkan, pada titik tertentu, beberapa infeksi virus termasuk, menurut sebuah artikel baru-baru ini, kemungkinan COVID-19 .

Di antara tantangannya: jenis virus yang dikenal sebagai profag. Sebuah fag memasuki sel bakteri dan, alih-alih menghancurkannya, mengambil tempat tinggal. Disebut “profag”, ia melawan upaya virus lain untuk menyerang. Menurut Vassie Ware, seorang profesor di Departemen Ilmu Biologi Universitas Lehigh, banyak strain bakteri yang mengandung profag. Ramalan-ramalan ini, katanya, dapat memberikan sistem pertahanan yang akan membuat penggunaan terapeutik fag lebih menantang. Untuk membasmi patogen, fag mungkin perlu mengatasi sistem pertahanan profag yang sudah ada di dalam tubuh.

Ware dan timnya (mantan mahasiswa PhD Catherine Mageeney, mahasiswa PhD saat ini Hamidu Mohammed dan mantan mahasiswa sarjana Netta Cudkevich), berkolaborasi dengan mantan anggota fakultas Lehigh Chemical and Biomolecular Engineering dan Bioengineering Javier Buceta dan timnya (mantan associate postdoctoral Marta Dies, PhD baru-baru ini siswa Samira Anbari dan Yanyan Chen), baru-baru ini melakukan penelitian yang berfokus pada fag yang disebut Butters (ditemukan oleh Lena Ma dalam Program SEA-PHAGES Lehigh pada tahun 2012) yang menyerang strain bakteri yang terkait dengan mikobakteri yang menyebabkan tuberkulosis atau infeksi manusia lainnya.

Kelompok tersebut menemukan sistem dua komponen gen profag Butters yang menyandikan protein yang “berkolaborasi” untuk memblokir masuk dan infeksi berikutnya dari beberapa fag, tetapi tidak yang lain. Sementara profag Butters tidak dapat melindungi sel bakteri dari semua serangan fag, mereka menemukan bahwa lebih dari satu sistem pertahanan hadir dalam repertoar pertahanan profag Butter. Senjata-senjata ini, mereka temukan, khusus untuk berbagai jenis fag. Temuan ini dipublikasikan dalam artikel awal bulan ini di mSystems, jurnal dari American Society for Microbiology.

“Temuan sebelumnya oleh beberapa anggota tim peneliti kami yang bekerja dengan kolaborator lain menunjukkan bahwa profag mengekspresikan gen yang melindungi inang bakteri mereka dari infeksi oleh beberapa kelompok fag tertentu. Untuk Butter, tidak ada gen yang terlibat dalam pertahanan terhadap fag tertentu yang telah diidentifikasi sebelumnya,” kata Ware. “Dengan pendekatan eksperimental kami, kami berharap dapat mengidentifikasi gen yang terlibat dalam pertahanan melawan infeksi oleh beberapa fag, tetapi tidak mengharapkan untuk mengungkap interaksi antara dua protein yang mempengaruhi bagaimana salah satu protein berfungsi dalam pertahanan.”

Tim Ware / Buceta menggunakan pendekatan multidisiplin untuk mengidentifikasi gen dan interaksi. Mereka menggunakan alat bioinformatika untuk memprediksi fitur struktural dari protein yang dikodekan oleh gen yang diekspresikan oleh profag Butters dan untuk menyelidiki database untuk keberadaan gen Butters dalam strain bakteri yang diketahui. Teknik biologi molekuler digunakan untuk merekayasa strain mikobakteri untuk mengekspresikan gen fag dari profag. Eksperimen mikrobiologi termasuk uji efisiensi pelapisan kekebalan untuk setiap strain bakteri yang direkayasa untuk menentukan apakah gen tersebut akan melindungi strain bakteri yang direkayasa dari infeksi oleh jenis fag tertentu.

Strategi ini, kata Ware, memungkinkan identifikasi gen tertentu sebagai bagian dari mekanisme pertahanan terhadap serangan virus tertentu.

Mereka juga melakukan eksperimen mikroskop untuk pencitraan sel hidup untuk memvisualisasikan lokasi seluler protein fag dalam sel bakteri yang direkayasa dan untuk menunjukkan interaksi fungsional antara protein fag tersebut. Eksperimen biokimia menentukan bahwa protein fag kemungkinan berinteraksi secara fisik sebagai bagian dari mekanisme pertahanan.

“Secara kolektif, pendekatan ini memberikan data yang memungkinkan tim untuk membangun model bagaimana sistem dua komponen penubuat Butters dapat berfungsi dalam pertahanan terhadap serangan virus tertentu,” kata Ware.

Adds Ware: “Keragaman sistem pertahanan yang ada menunjukkan bahwa upaya untuk menetapkan rangkaian koktail fag generik untuk terapi fag untuk membunuh bakteri patogen kemungkinan akan lebih menantang.”

Selain memajukan pengembangan terapi fag, penemuan tim mungkin juga penting untuk merekayasa bakteri tahan fag yang dapat digunakan dalam industri makanan dan dalam beberapa aplikasi bioteknologi.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Lehigh. Asli ditulis oleh Lori Friedman. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lapak Judi

Author Image
adminProzen