เชื้อไวรัส

แบคทีเรียเป็นกลุ่มของไวรัสที่ติดเชื้อและแพร่พันธุ์ในแบคทีเรียและเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปและหลากหลายที่สุดในโลก Emily Agnello นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก University of Massachusetts Chan Medical School และหัวหน้าทีมกล่าวว่า "แบคทีเรียหรือเรียกสั้นๆ ว่า phages มีอยู่ทุกที่ที่มีแบคทีเรีย รวมถึงสิ่งสกปรกและน้ำรอบๆ ตัวคุณ และในระบบนิเวศของจุลินทรีย์ในร่างกายของคุณเองด้วย" ผู้เขียนเกี่ยวกับการศึกษา ซึ่งแตกต่างจากไวรัสหลายชนิดที่ติดเชื้อในมนุษย์และสัตว์ที่มีเพียงช่องเดียว phages ประกอบด้วยส่วนหางที่ติดอยู่กับเปลือกโปรตีนแหลมคมคล้ายแท่งปริซึมซึ่งมี DNA ของมันอยู่ หางฟาจก็เหมือนกับทรงผมที่มีความยาวและสไตล์แตกต่างกันไป บางอันยาวและเด้งในขณะที่บางอันสั้นและแข็ง แม้ว่าฟาจส่วนใหญ่จะมีหางที่สั้นในระดับจุลภาค แต่ "ราพันเซล แบคเทอริโอฟาจ" P74-26 มีหางที่ยาวกว่าส่วนใหญ่ถึง 10 เท่า และยาวเกือบ 1 ไมโครเมตร ซึ่งเท่ากับความกว้างของใยแมงมุมบางชนิด ชื่อเล่น "ราพันเซล" มาจากเทพนิยายที่หญิงสาวผมยาวมากถูกขังไว้ในหอคอยโดยแม่มดชั่วร้าย Brian Kelch รองศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีและเทคโนโลยีชีวภาพระดับโมเลกุลที่ UMass Chan ซึ่งดูแลงานนี้ อธิบาย P74-26 ว่ามี "สัตว์ประหลาดหาง" หางฟาจมีความสำคัญต่อการเจาะแบคทีเรีย ซึ่งเคลือบด้วยสารหนืดหนาแน่น หางยาวของ P74-26 ช่วยให้สามารถบุกรุกและแพร่เชื้อแบคทีเรียที่ยากที่สุดได้ P74-26 ไม่เพียงแต่มีหางที่ยาวมากเท่านั้น ไวรัส แต่ยังเป็นฟาจที่เสถียรที่สุด ทำให้มันสามารถอยู่ในและแพร่เชื้อในแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนที่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิได้มากกว่า 170° F นักวิจัยได้ศึกษา P74-26 เพื่อ ค้นหาสาเหตุและวิธีที่มันสามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นนี้ ในการทำงานกับฟาจที่เติบโตในอุณหภูมิที่สูงขนาดนั้น Agnello ต้องปรับเงื่อนไขการทดลองของเธอเพื่อเกลี้ยกล่อมให้หางฟาจรวมตัวกันในหลอดทดลอง Kelch กล่าวว่า Agnello สร้างระบบที่เธอสามารถกระตุ้นการประกอบหางอย่างรวดเร็วได้เอง Agnello กล่าวว่า "หางของฟาจแต่ละอันประกอบด้วยหน่วยการสร้างขนาดเล็กจำนวนมากที่มารวมกันเป็นท่อยาว การวิจัยของเราพบว่าหน่วยการสร้างเหล่านี้สามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือโครงสร้างได้เมื่อนำมารวมกัน" Agnello กล่าว "ลักษณะการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้มีความสำคัญในการช่วยให้ชิ้นส่วนประกอบประกอบเข้าด้วยกันและสร้างโครงสร้างที่ถูกต้องของท่อท้าย" นักวิจัยใช้เทคนิคการถ่ายภาพพลังงานสูงรวมถึงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ และพบว่าโครงสร้างส่วนท้ายของหางพิงกันเพื่อทำให้ตัวเองมั่นคง "เราใช้เทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอ ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ช่วยให้เราสามารถถ่ายภาพและภาพยนตร์สั้นได้หลายพันภาพด้วยกำลังขยายที่สูงมาก" Agnello อธิบาย "ด้วยการถ่ายภาพจำนวนมากของท่อส่วนท้ายของฟาจและนำมาซ้อนกัน เราจึงสามารถทราบได้อย่างแน่ชัดว่าส่วนประกอบต่างๆ ประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างไร" พวกเขาพบว่า P74-26 ใช้กลไก "ลูกและเบ้า" เพื่อให้ตัวมันเองแข็งแรง นอกจากนี้หางยังเกิดขึ้นจากวงแหวนของโมเลกุลที่ซ้อนกันในแนวตั้งซึ่งทำให้เกิดคลองกลวง "ฉันชอบคิดว่าตัวต่อของฟาจเหล่านี้เป็นเหมือนเลโก้" เคลช์กล่าว "เลโก้มีกระดุมด้านหนึ่งและอีกด้านมีรูหรือเบ้า" เขาเสริมว่า: "ลองนึกภาพเลโก้ที่เบ้าเริ่มปิด แต่เมื่อคุณเริ่มต่อเลโก้ เบ้าจะเริ่มเปิดออกเพื่อให้กระดุมบนเลโก้ตัวอื่นๆ สร้างชุดประกอบที่ใหญ่ขึ้นได้ การเคลื่อนไหวนี้เป็นวิธีสำคัญที่ บล็อกการสร้าง phage เหล่านี้ควบคุมการประกอบด้วยตนเอง " Kelch ชี้ให้เห็นว่า เมื่อเทียบกับ phages ส่วนใหญ่แล้ว P74-26 ใช้จำนวนบล็อกการสร้างครึ่งหนึ่งเพื่อสร้างวงแหวนซ้อนที่ประกอบเป็นหาง "เราคิดว่าสิ่งที่เกิดขึ้นคือไวรัสโบราณบางชนิดหลอมรวมหน่วยการสร้างของมันให้เป็นโปรตีนชิ้นเดียว ลองนึกภาพตัวต่อเลโก้ขนาดเล็ก 2 ชิ้นถูกหลอมรวมเป็นก้อนอิฐขนาดใหญ่ก้อนเดียวโดยไม่มีตะเข็บ หางยาวนี้ถูกสร้างขึ้นด้วยหน่วยการสร้างที่ใหญ่กว่าและแข็งแรงกว่า" เคลช์อธิบาย "เราคิดว่านั่นอาจทำให้หางมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง" ตอนนี้นักวิจัยวางแผนที่จะใช้การจัดการทางพันธุกรรมเพื่อปรับเปลี่ยนความยาวของหางฟาจและดูว่าพฤติกรรมของมันเปลี่ยนไปอย่างไร Phages ครองพื้นที่เกือบทุกมุมโลกและมีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การดูแลสุขภาพ การอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยของอาหาร ในความเป็นจริง phages หางยาวเช่น P74-26 ถูกนำมาใช้ในการทดลองทางคลินิกเบื้องต้นเพื่อรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรียบางชนิด Agnello กล่าวว่า "Bacteriophages กำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อเป็นทางเลือกแทนยาปฏิชีวนะในการรักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรีย "ด้วยการศึกษา phage assembly เราสามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่าไวรัสเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับแบคทีเรียอย่างไร ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาวิธีการรักษาโดยใช้ phage ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น … ฉันเชื่อว่าการศึกษาสิ่งที่แปลกใหม่และน่าสนใจสามารถนำไปสู่การค้นพบและการประยุกต์ใช้ที่เราสามารถทำได้" ยังไม่ได้จินตนาการเลย”