Štúdia tvrdí niečo ťažko uveriteľné – že aj nanoštruktúry (na ktorých sa učenci ešte ani nezhodli, či sú živé, alebo nie) sú veľmi dobre informované nielen o dianí v ich bezprostrednej blízkosti (rozumej vo vnútri napadnutej bunky), ale aj o tom, čo sa deje mimo bunky ich hostiteľa. A že teda dobre vedia, kedy na seba nemajú upozorňovať a kedy je pre nich naopak výhodné vyceriť zuby a svojho dobrodinca opustiť.
V odbornom časopise Frontiers in Microbiology vyšiel článok pod názvom „Regulátor transkripcie CtrA riadi génovú expresiu u fágov Alphaproteobacteria“. Bežnému smrteľníkovi to veľa nepovie, a preto pozornosť nevzbudil. Napriek tomu si o výsledkoch pokusov popísaných v genetickej hantírke niečo povieme. Štúdia je výsledkom bádania kolektívu z Baltimore, Oxfordu, Texasu a Barcelony vedeného Ivanom Erillom – svetovo uznávaným expertom na bakteriofágy. Sám pre nich radšej používa kratší názov „fágy“. V skutočnosti ide o vírusy. V tomto prípade nám od nich žiadne nebezpečenstvo nehrozí, sú úzko špecializované a napádajú len baktérie. Poznatok by ale mohol viesť k získaniu nových typov antivirotík pre humánnu medicínu a to je dôvod, prečo stojí za to sa objavu venovať.
Začalo to tým, že si výskumníci pri fágoch povšimli isté podivnosti, a to že svoje hostiteľky napádajú len niekedy. A síce vtedy, keď majú na svojom povrchu krátke vlasovité výbežky a bičík, pomocou ktorého sa baktérie pohybujú. Teraz trošku odbočíme a zabrúsime do genetiky. Konkrétne do úlohy génu CtrA. To on má na starosti tvorbu rovnomenného proteínu a baktérie si ním riadia vo svojom bunkovom cykle celý rad záležitostí vrátane tvorby oných spomínaných výbežkov (pilusov a bičíkov).
Bakteriofágy, resp. „fágy“ sú úzkošpecializované vírusy – napádajú len baktérie, nám od nich žiadne nebezpečenstvo nehrozí.
Urobíme ešte jednu odbočku. Tentokrát budeme špehovať intímny život baktérií. Všetko nám začne dávať zmysel (tak ako vedcom) až ku koncu celého príbehu. Keď na baktériu (Caulobacter) prídu rozmnožovacie chúťky, má na výber. Buď dá vznik dvom rovnakým bunkám (delí sa symetricky), alebo sa rozdelí asymetricky. V tom prípade sa od stonkovej bunky oddelí pohyblivá rojová bunka. Tá má bičík a pláva. Po asi polhodine až hodine plavby svoj „motor“ odvrhne a pretvorí sa do usadenej stonkovej bunky. Pomocou adhezívnej organely sa svojou stopkou prichytí nejakého povrchu a ak je prostredie priaznivé, cyklus množenia sa rýchlo opakuje.
Keď sa vrátime k nášmu génu a jeho proteínu CtrA – regulačnému prvku bakteriálneho bunkového cyklu (diktujúcemu či dôjde k deleniu rovnomernému, na dve bunky rovnakého bunkového typu, alebo k asymetrickému za vzniku jednej rojovej a jednej stonkovej bunky), začína dávať zmysel, prečo majú fágy vybavenie, ktorým hladinu CtrA registrujú. Umožňuje im to „odčítať“, kedy sú (alebo sa mu blížia) ich hostiteľky v štádiu rojovej bunky (s bičíkom), teda v štádiu, ktoré vedia infikovať.
Prečo to evolúcia zariadila tak zložito?
Aj na to majú vedci odpoveď. Baktérie žijú všeobecne v prostredí chudobnom na živiny. Množia sa málo a pre vírusy by nebolo múdre, aby živoriacu bunku zahubili. Ťažko by totiž v okolí hľadali ďalšie nešťastnice vhodné na napadnutie. Keď ale nastanú baktériám dni hojnosti, stopkové bunky sa začnú množiť za vzniku rojových buniek. Fágom sa oplatí vo svojom hostiteľovi čakať na dobu, keď sa s veľkou pravdepodobnosťou aj susedné baktérie v kolónii rozhodnú množiť asymetricky a keď sú výsledkom rojové bunky s bičíkom. Vyčkávacia stratégia sa vírusom odvďačí bohato prestretým „stolom“ plným rojoviek.
Gén CtrA má na starosti tvorbu rovnomenného proteínu a baktérie si ním riadia vo svojom bunkovom cykle celý rad záležitostí vrátane tvorby spomínaných výbežkov (pilusov a bičíkov).
Vedci v štúdii uvádzajú aj ďalšie poznatky. Napríklad, že DNA vzory (na ktoré sa proteín CtrA viaže) má nielen jeden druh fága. Dokonca ani nie len jedna ich skupina, ale najskôr všetky fágy, ktoré napádajú baktérie obdarené pilusmi a bičíkom. Genómová analýza vedcom odhalila, že evolúcia týmto mechanizmom vybavila rôzne skupiny vnútrobunkových parazitov viackrát. To pochopiteľne nemôže byť náhoda a oprávňuje to k nasledujúcemu záveru. Pokiaľ sa v evolúcii nejaká stratégia vyvinie nezávisle opakovane, znamená to, že sa osvedčuje a že niečo podobné (s iným genetickým vzorom) možno očakávať aj u iných vírusov. Slovami Ivana Erilla: „Ak sa niečo deje u baktérií, je takmer isté, že sa to bude diať aj u rastlín a živočíchov.“
Ľudským vírusom by sa podobná optimalizácia stratégie prežitia a replikácie tiež hodila. Napríklad by mohli chcieť vedieť, aká silná je momentálne naša imunitná odpoveď, v akom tkanive sa nachádzajú… Na jednej strane je pomyslenie, čo všetko by si na nás titerní nanotrýznitelia mohli pripraviť, deprimujúce. Na druhej strane nám objav otvára dvere k novému typu antivirotík – „klamlivých antivirotík“. Dúfajme, že aj na znova hroziace koronavírusy.
Literatúra
- Elia Mascolo et al, The transcriptional regulator CtrA controls gene expression in Alphaproteobacteria phages: Evidence for a lytic deferment pathway, Frontiers in Microbiology (2022). DOI: 10.3389/fmicb.2022.918015
