Bakteriofágy pronikají do zlatého stafylokoka jako „vesmírní mariňáci“

Otázku, jak zabít zlatého stafylokoka, tedy nebezpečnou bakterii, která v Česku připraví o život až stovky lidí ročně, pomáhá zodpovědět nový výzkum vědců z CEITEC Masarykovy univerzity. Ti odhalili, jak bakteriofágy – viry napadající bakterie – překonávají mimořádně silnou buněčnou stěnu bakterií, mezi které patří právě i zlatý stafylokok.

Zlatý stafylokok patří mezi nejčastější původce infekcí u lidí. Za normálních okolností není nebezpečný, ale při oslabení imunity může způsobovat kožní infekce, zápaly plic a dokonce i život ohrožující otravy krve. A navíc se učí odolávat antibiotikům, některé kmeny už „vzdorují“ většině těchto léků. Vědci a lékaři proto hledají alternativní způsoby léčby, mezi něž patří právě bakteriofágy.

Jedním z nich je bakteriofág 812, který velmi často napadá právě bakterii Staphylococcus aureus neboli zlatého stafylokoka. Vědci zjistili, že když tento požírač bakterií rozpozná svého ideálního hostitele, spustí rozsáhlé změny v proteinové struktuře na konci bičíku. Jednotlivé části této struktury připomínající přistávací modul se přeskupí do nové podoby, která umožní pevné přichycení viru na povrch bakterie. Zároveň se aktivuje mechanismus, který spustí smrštění bičíku viru.

Bakteriofágy jsou nejpočetnější biologické entity na Zemi a bakterie napadají už miliardy let. Přesto stále neznáme detaily toho, jak přesně dokážou překonat buněčnou stěnu některých Gram-pozitivních (tlustostěnných) bakterií. Nyní jsme mohli tento proces zrekonstruovat díky snímkům bakteriofága před přichycením na bakterii a po něm.
Ján Bíňovský, CEITEC MU

„Tento proces funguje podobně jako uvolnění natažené pružiny. Bičík bakteriofága se zkrátí přibližně na polovinu své původní délky a uvolněná energie protlačí centrální trubici skrz ochranné vrstvy bakterie. Následně může virus dopravit svou genetickou informaci do jejího nitra a zahájit infekci,“ vysvětluje Marta Šiborová, která výzkum vedla.

Celý proces připomíná scénu známou z mnoha sci-fi filmů, kdy se vesmírní mariňáci pokoušejí dostat do nepřátelské lodi, vyšlou k ní tunel nebo raketový modul, který prorazí její trup na přesně vybraném místě, a oni pak mohou proniknout dovnitř a ovládnout můstek.

Propracovaný mechanismus

Na rozdíl od mnoha jiných bakterií je buněčná stěna zlatého stafylokoka mimořádně silná. Vědci proto zkoumali v detailu, jak si s touto překážkou bakteriofág poradí. Zjistili, že virus využívá kombinaci mechanické síly a enzymů. Některé části jeho infekčního aparátu pravděpodobně narušují teichoové kyseliny tvořící vnější ochrannou vrstvu buněčné stěny.

Malé šestiúhelníkové „moduly mariňáků“ jsou viry-bakteriofágy, které útočí na mnohem větší „kosmickou loď“ bakterie zlatého stafylokoka. Černá šipka je proteinová struktura na konci bičíku po změně struktury (přichycení k povrchu bakteriální stěny), červená je část bičíku, která se začíná smršťovat, modrá je část bičíku, která je ještě napnutá
Zdroj: CEITEC MU

Další proteiny následně rozkládají peptidoglykan, tedy hlavní stavební materiál bakteriální stěny. Nakonec bakteriofág prorazí i vnitřní lipidovou membránu. Teprve poté dojde k průniku infekční trubice do buňky – a viry mohou jako zmínění filmoví mariňáci bakterii ovládnout a využít ji ke svému namnožení a útoku na další okolní bakterie.

Výsledky ukazují, že bakteriofág nefunguje jako jednoduchá „jehla“, ale jako složitý biologický nanostroj složený z desítek spolupracujících proteinů – na to, jak geneticky i mechanicky jednoduché viry jsou, je to pozoruhodně složitý mechanismus.

Přestože jde o základní výzkum, získané výsledky mohou být důležité i pro budoucí medicínské aplikace. Bakteriofágy jsou považovány za jednu z možných cest léčby infekcí způsobených bakteriemi odolnými vůči antibiotikům.

Bakteriofágy se totiž dnes už k léčbě bakteriálních infekcí poměrně rozsáhle využívají v praxi – a dokonce i přímo proti zlatému stafylokoku.

Jakékoliv lepší pochopení toho, jak fungují, může pomoci s jejich efektivnějším, bezpečnějším a také levnějším případným využitím v nemocnicích.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Parapsychologové v Československu proutky hledali uran a rukama rakovinu

V komunistickém Československu v 80. let minulého století fungovaly dvě laboratoře na výzkum parapsychologie, které byly placené z veřejného rozpočtu. Jednu z nich vedl Zdeněk Rejdák, druhou František Kahuda. Každý z nich měl k dispozici desítky externích spolupracovníků, léčitelů, lékařů nebo důlních expertů. Ti například pomocí proutků zkoumali, jaké typy rud se nachází v konkrétním dole, nebo se v nemocnicích snažili pomocí rukou diagnostikovat vážné nemoci, jako byla třeba rakovina, kterou pak léčili pomocí přírodních preparátů. Popsal to ve svém výzkumu Pavel Horák z Etnologického ústavu Akademie věd.
před 1 hhodinou

Lídři v oblasti AI čekají na „AIpokalypsu“. Obávají se hněvu veřejnosti

Ředitelé společností Anthropic, OpenAI a dalších firem zabývajících se umělou inteligencí (AI) v soukromí zvažují možné scénáře veřejné a politické vzpoury, k níž by mohlo dojít po katastrofické události spojené s AI – taková událost se někdy označuje jako AIpokalypsa. Očekávají rozsáhlou událost, pravděpodobně kybernetický útok znemožňující přístup k finančním službám, k připojení k internetu, nebo dokonce k dodávkám elektřiny a vody, napsal web Axios.
před 4 hhodinami

Bilance: Zemědělská půda kvůli degradaci nezachytává vodu, prohlubuje tak sucho

Česká zemědělská půda dokáže průměrně zadržet pouhých 60 procent vody, kterou by zachytávala, kdyby byla zcela zdravá. Potýká se s dopady dlouhodobého průmyslového hospodaření, úbytkem organické hmoty a narušením své přirozené struktury. Data vychází z údajů Výzkumného ústavu monitoringu a ochrany půdy a expertů, které oslovil reportážní pořad ČT Bilance. Zlepšit kvalitu půdy i retenční potenciál může takzvané regenerativní hospodaření, které ale zatím vláda nepodporuje.
před 5 hhodinami

Kulturou proti depresi. Ústav duševního zdraví plánuje Umění na předpis

Národní ústav duševního zdraví (NUDZ) zakládá platformu, která má prostřednictvím kultury pomáhat s prevencí deprese a úzkosti. Po počátečním mapování by měla vzniknout síť propojující už existující kulturní instituce jako galerie, muzea či knihovny, kde lidé mohou například společně tvořit, tančit, zpívat a podobně. Cílem je aktivní zapojení lidí, nikoliv pouze „expozice“ kultuře. V další fázi má nová Národní platforma prevence kulturou propojit kulturní sítě se zdravotními, sociálními a školskými službami.
před 6 hhodinami

Před sto lety vstoupili do československé vlády Němci. Historik: Pozitivní dopady cítíme dodnes

Doba první republiky se mnohdy považuje za čas soupeření mezi Čechy a Němci. Po většinu její existence se ale německá menšina aktivně podílela na vládnutí. Klíčovým dnem se stal 13. říjen 1926, kdy byla jmenována československá vláda, v níž byli i dva němečtí ministři. Jak se to stalo, vysvětluje historik Jaroslav Šebek.
před 8 hhodinami

Plodiny za půl století ztratily půlku nutriční hodnoty, varuje zpráva

Moderní zemědělství dokáže sice vyprodukovat obrovské množství potravin, ale jejich kvalita už není, co bývala. Potvrzují to tvrdá data, která shromáždili autoři zprávy, již vydal think tank Deep Science Ventures. Podle dokumentu mají základní plodiny jako pšenice, jablka a mrkve v současné době asi o polovinu nižší nutriční hodnotu než mívaly v 60. letech minulého století. Příčinou je hlavně dramatický pokles v kvalitě půdy – rostliny z ní už nejsou schopné získávat tolik zdrojů jako v minulosti.
před 9 hhodinami

Nobelovu cenu za ekonomii získali Robert E. Hall a Michael Woodford

Královská švédská akademie věd v pondělí oznámila nové nositele Nobelovy ceny za ekonomii. Stali se jimi Robert E. Hall a Michael Woodford. Ocenění získali za „mikroekonomické základy makroekonomické stabilizace“, oznámila akademie. Skončilo tak vyhlašování letošních laureátů tohoto prestižního ocenění po týdnu, kdy byli postupně zveřejňováni držitelé Nobelovy ceny za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.
včeraAktualizovánovčera v 15:46‌‌

Pokroky v AI přivádějí matematiky do „existenční krize“

V posledních měsících dosáhly nekomerční modely umělé inteligence (AI) významného pokroku v matematice a jejich tvůrci tvrdí, že vyřešily stovky dosud nevyřešených problémů. To vyvolalo řadu otázek v celosvětové vědecké komunitě.
včera v 14:42‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.