Bakteriofág se vyzbrojil jedem černé vdovy  
Vědci odhalili naprosto unikátní případ, kdy se virus, konkrétně fág napadající wolbachie, zmocnil živočišné DNA a využívá ji ke svému prospěchu. Navíc jde toxin neblaze proslulého pavouka – černé vdovy.

 

Snovačka jedovatá. Kredit: Shenrich91 / Wikimedia Commons
Snovačka jedovatá. Kredit: Shenrich91 / Wikimedia Commons

Nenápadný virus a přitom obsahuje toxin snovačky jedovaté. Koho by to napadlo? Rozhodně to původně nenapadlo ani biology Vanderbiltovy univerzity, které šokovalo, když z genomu fága, tedy viru napadajícího bakterie vytáhli sekvenci velmi blízkou toxinu z jedu snovačky. Sarah a Seth Bordensteinovi přečetli genom fágu WO, který infikuje wolbachie, populární bakterie, které zase infikují veliké množství jedinců i druhů hmyzu, i jiných členovců a některých hlístic, a jsou zřejmě nejběžnějšími parazitickými mikroby světa. Když v tomto genomu objevili toxin snovačky, tak je to samozřejmě zasáhlo jako blesk. Je to totiž nejspíš úplně poprvé, co někdo objevil fága s živočišnou DNA. Nepochybně jde o důsledek horizontálního přenosu genů mezi pavoukem, bakterií a virem. Matka příroda si opět zahrála na genetického inženýra a je z toho pěkný článek v Nature Communications.

Seth Bordenstein. Kredit: Vanderbilt University.
Seth Bordenstein. Kredit: Vanderbilt University.


U fágů je běžné, že mají k dispozici specializované geny, s nimiž prorážejí obranu bakteriálních buněk. Jenže fág WO je v tomhle vážně výjimečný. Má v genu funkční gen pro toxin snovačky a Bordensteinovi zjistili, že se podle tohoto genu také vyrábí příslušný toxický produkt. Zatím ale prý není jasné, jestli má tento toxin pro fága nějaký konkrétní užitek. Jde o jednu z domén latrotoxinu. Latrotoxiny jsou velké molekuly, které fungují jako neurotoxiny a představují hlavní účinnou složkou jedu snovaček.

Sarah Bordenstein. Kredit: Vanderbilt University.
Sarah Bordenstein. Kredit: Vanderbilt University.


Postupně vyšlo najevo, že fág WO je vlastně horlivý sběratel. Má ve své virové DNA celou řadu segmentů, které původně pocházejí z živočišných genomů. Fág WO například vlastní sekvenci, která pochází z eukaryotní buňky a původně se podílí na vyhledávání patogenů, a také na programované buněčné smrti. Fág má rovněž i sekvence genů, které buňky využívají, aby se vyhnuly imunitnímu systému. Všechny tyto sekvence jsou podle Bordensteinových typické pro viry eukaryot, nikoliv pro fágy. 

Proč je fág WO tak výstřední? Podle badatelů je to nejspíš tím, že samotné wolbachie, tedy hostitelé fágů WO jsou dost výjimečné. Když wolbachie infikují hostitelského členovce, tak se rafinovaně obklopí membránou původem od hostitele. Pokud se fágy WO chtějí dostat do dalších wolbachií, tak musejí tyto eukaryotní vrstvy prorážet – jak směrem dovnitř, tak i směrem ven, když opouštějí zničenou buňku wolbachie. Bordensteinovi se domnívají, že by toxin snovačky mohl virovým částicím sloužit jako zbraň na prorážení eukaryotní buněčné membrány.

Buňka wolbachie naplněná fágy. Na fágy v detailu ukazují i šipky. Kredit: Bordenstein Lab / Vanderbilt University.
Buňka wolbachie naplněná fágy. Na fágy v detailu ukazují i šipky. Kredit: Bordenstein Lab / Vanderbilt University.

 


Toxin snovačky a další živočišné sekvence nebyly jedinou zajímavou věcí, kterou badatelé našli v genomu fága WO. Bordensteinovým se rovněž povedlo vytáhnout sekvence, které fág využívá, když se chce propašovat do genomu wolbachie. Tohle je totiž velice zajímavý nástroj pro genetické inženýry, kteří pracují s wolbachiemi. Vzhledem k tomu, že napadají všelijaký hmyz, jsou wolbachie v řadě případů našimi spojenci. Byly už například úspěšně testovány jako biologická zbraň proti komárům přenášejícím lidské infekce – v Austrálii, Brazílii, Kolumbii, Indonésii a ve Vietnamu.

Wolbachie jsou proti hmyzu vcelku účinné a vědci se snaží jejich účinek ještě zvýšit. Genetičtí inženýři by do nich například mohli vložit sekvence, které by wolbachiím usnadnily infikování komárů nebo i jiných nepříjemných hmyzů. Seth Bordenstein se pustili do výzkumu fágu WO před 15 lety, kdy ho zajímalo, jak může nějaký fág fungovat v patogenní bakterii s velice malým genomem. Kolegové se prý tehdy ptali, k čemu mu bude výzkum něčeho tak obskurního. Dneska se dotazují biotechnologické společnosti, jestli by bylo možné spolupracovat a za jakých podmínek. Taková je věda.

Video:  Seth Bordenstein, Vanderbilt University, on Phylosymbiosis

Seth Bordenstein: Phage Wormholes To Dwell in the Bacterial and Eukaryotic Worlds



Literatura
Vanderbilt University 11. 10- 2016, Nature Communications 7: 13155, Wikipedia (Latrotoxin).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 15.10.2016
Tisk článku

F Kladka -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 199 Kč
cena: 177 Kč
F Kladka

Související články:

Nový virofág Mavirus je blízký transpozonům     Autor: Stanislav Mihulka (08.03.2011)
Fágoví piráti zrekvírovali imunitní komplex cholery     Autor: Stanislav Mihulka (01.03.2013)
Gigantické mimiviry mají imunitní systém     Autor: Stanislav Mihulka (29.02.2016)



Diskuze:

Dvojsečný meč

Karel Štolc,2016-10-16 15:20:28

Wolbachia, která napadá komáry, zde funguje jako parazit - sníži životnost komára až o polovinu. To je velmi dobré, pokud se jedná o komára infikovaného malarií (či dalšími komáry přenosnými chorobami), neboť se tím redukuje možná doba přenosu infekce. Ale wolbachie také napadá vlasovce Onchocerca volvulus, kterého přenáší muchničky Simulium. Uvedený vlasovec způsobuje mnoho zdravotních problémů člověka, zejména tzv. říční slepotu (river blindness). Muchnička žije především v čistých proudících vodách; rajskou krajinu s bohatou flórou dokáže tato choroba zcela vylidnit. Navíc je to velice zákěřná nemoc, protože k oslepnutí může dojít někdy i za více jak 10 let po infekci. Tuto tuto filariozu je velmi obtížné zlikvidovat. Ale kupodivu zde zabírají některá antibiotika, což nedávalo smysl. Zjistilo se však, že tato antibiotika zlikvidují wolbachii, kterou je parazit Onchocerca napaden. A ten bez wolbachie je mnohem méně životný a lépe zlikvidovatelný a navíc nebezpečí oslepnutí značně klesá. Pokud by se vyvinula superwolbachie, mohlo by to znamenat mnohonásobně větší agresivitu této filariózy a tím i mnohonásobně vyšší ohrožení oslepnutím říční slepotou. A je velmi pravděpodobné, že by se mohla rozšířit sama, neboť napadá mnoho druhů hmyzu, členovců a červů. A její aktivita není natolik prozkoumaná, aby bylo jasné, kde funguje synergicky a kde atagonicky - co taková třeba elefantiáza a pod.???????????? Není to vyhánění čerta ďáblem?

Odpovědět

Pavel Hranický,2016-10-16 02:02:45

Evoluce v přímém přenosu. ..

Odpovědět


Re:

Vladimír Teringer,2016-10-16 07:37:32

Divím se, že jim to oběma už někdo nezarazil. Je to jak proti Bohu, tak proti zásadám předběžné opatrnosti.

Odpovědět


Re: Re:

Pavel Hranický,2016-10-17 15:32:44

Opravdu netuším, co by jste chtěl zarazit. Výzkum vedoucí k objevu genů pavoučího jedu v DNA viru? Zřejmě jste nepochopil obsah článku. Tito vědci nemodifikovali genom viru, nepřidali do něj pavoučí DNA. Možná to pro Vás bude překvapivé, ale tu pavoučí DNA si ukradli samotné viry. Takže pokud se Vám to nelíbí, tak si běžte stěžovat k tomu Bohu, na jehož se tu odvoláváte.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni