Скорошно проучване разкри тайната зад еволюционно чудо: бактериофаг с изключително дълга опашка. Тази необичайна опашка е част от вирус, който живее в негостоприемни горещи извори и плячка на някои от най-силните бактерии на планетата.

Бактериофагите са група вируси, които заразяват и се размножават в бактерии и са най-често срещаните и разнообразни същества на Земята.

„Бактериофагите, или накратко фагите, са навсякъде, където има бактерии, включително мръсотията и водата около вас и в микробната екосистема на вашето тяло“, каза Емили Аниело, аспирант в Университета на Масачузетс Chan School of Medicine и водещ автор на ученето, цитиран от scitechdaily.com.

За разлика от много вируси, които заразяват хора и животни, които съдържат само едно отделение, фагите се състоят от опашка, прикрепена към шипове, подобно на призма протеиново покритие, което съдържа тяхната ДНК.

Фаговите опашки, подобно на прическите, се различават по дължина и стил: някои са дълги и подскачащи, докато други са къси и твърди. Докато повечето фаги имат къси, микроскопични опашки, "бактериофагът Рапунцел" P74-26 има опашка, 10 пъти по-дълга от повечето други, с дължина почти 1 микрометър, което е около ширината на коприната на някои паяци. Прякорът "Рапунцел" идва от приказка, в която момиче с много дълга коса е затворено в кула от зла ​​вещица.

Брайън Келч, асистент по биохимия и молекулярна биотехнология, който ръководи работата, описва P74-26 като притежаващ "чудовищна опашка".

Фаговите опашки са важни за пробиване на бактерии, които са покрити с гъста, вискозна субстанция. Дългата опашка на P74-26 му позволява да проникне и зарази най-издръжливите бактерии. P74-26 не само има изключително дълга опашка, но е и най-стабилният фаг, който му позволява да оцелее и да зарази бактериите, които живеят в горещи извори, които могат да достигнат температури до 76 ° C. Изследователите изучават P74-26, за да разберете защо и как може да съществува в такива екстремни условия.

За да работи с фаг, който процъфтява при толкова високи температури, Аниело трябваше да промени условията на своите експерименти, за да накара опашката на фага да се събере в епруветка. Според Келч Аниело е създала система, с която може да предизвика бързо самосглобяване на опашката.

„Всяка опашка на фаг се състои от много малки градивни блокове, които се събират, за да образуват дълга тръба. Нашето изследване показа, че тези градивни блокове могат да променят формата или конформацията си, когато се съберат“, казва Аниело. Формата е важна, така че градивните елементи да могат да се свързват един с друг и да образуват правилната структура на опашната тръба."

Изследователите са използвали мощни техники за изобразяване, както и компютърни симулации и са открили, че градивните елементи на опашката се опират една на друга, за да се стабилизират.

„Използвахме техника, наречена криоелектронна микроскопия, която е огромен микроскоп, който ви позволява да правите хиляди снимки и кратки видеоклипове при много голямо увеличение“, обясни Аниело. 

Те откриха, че P74-26 използва механизъм "топка и гнездо", за да се заключи. В допълнение, опашката се формира от вертикално подредени пръстени от молекули, които образуват кух канал.

„Харесва ми да мисля за тези градивни блокове на фаги като за нещо като Лего", каза Келч. „Легото има шпилки от едната страна и дупки или гнезда от другата. Изградени от Лего, гнездата започват да се отварят, за да позволят шпилките на други Лего за сглобяване на по-голяма структура. Това движение е важен начин за саморегулиране на сглобяването на тези градивни елементи на фагите."

Келч отбеляза, че в сравнение с повечето фаги, P74-26 използва наполовина по-малко градивни елементи, за да образува пръстените, които изграждат опашката.

"Смятаме, че това, което се е случило, е, че някакъв древен вирус е комбинирал своите градивни елементи в един протеин. Представете си две малки лего тухли, слети в една голяма тухла без шевове. Тази дълга опашка е изградена от по-големи и по-здрави градивни елементи", обяснява Келч, "Ние смятаме, че може да стабилизира опашката при високи температури."

Сега изследователите планират да използват генетична манипулация, за да променят дължината на опашката на фага и да видят как това променя поведението му.