Bakteriofagi są pożywne i zdrowe
Bakteriofagi to wirusy atakujące bakterie i namnażające się ich kosztem. Są to najliczniejsze formy życia na ziemi, obecne wszędzie tam, gdzie występują ich ofiary – a więc w wodzie morskiej i słodkiej, w glebie, na powierzchni i we wnętrzu organizmów żywych. Ocenia się, że jelito grube człowieka zasiedla 2×1012 bakteriofagów. Intensywnie wchodzą w interakcje z komórkami nabłonka. Także tymi nowotworowymi.
Pierwsze doniesienie naukowe na ten temat pochodzi jeszcze z roku 1940. A to, że nasze komórki mogą je wchłaniać, wiemy od ponad 20 lat. Jednak ciągle nie jest jasne, jak i po co są one internalizowane w komórkach. Jeszcze bardziej zagadkowy jest wpływ bakteriofagów na funkcje życiowe komórek ssaków.
Pytania te zadali sobie wirusolodzy z Monash University w Australii pracujący wspólnie z naukowcami z Francji i Kanady pod kierunkiem Prof. Jeremy’ego J. Barra. Wyniki badań opisują w „PLOS Biology”.
Dwa duże zaskoczenia
Naukowcy zakażali hodowle laboratoryjne komórek nabłonkowych i makrofagów (specyficzny rodzaj leukocytów – białych ciałek krwi, biorących udział w odpowiedzi immunologicznej, a szczególnie w procesach zapalnych) dokładnie oczyszczonymi bakteriofagami T4 (jednymi z najlepiej poznanych, atakującymi pałeczki okrężnicy Escherichia coli). Okazało się, że wszystkie badane komórki w warunkach hodowlanych wchłaniają duże ilości T4.
Bakteriofagi znajdowały się w tzw. makropinosomach, czyli w mikroskopijnych, otoczonych błoną pęcherzykach występujących w cytoplazmie komórek. Makropinosomy tworzą się przez pofałdowanie błony komórkowej, która zamyka we wnętrzu komórki pęcherzyki zawierające materiały odżywcze z zewnątrz komórki. Materiał ten podlega obróbce i jest zużywany przez komórki jako źródło energii. Naukowcy byli zdziwieni, że we wnętrzu makropinosomów bakteriofagi przebywały w stanie niezmienionym i funkcjonalnym przez dłuższy czas.
Sięgnij do źródeł
Badania naukowe: Mammalian cells internalize bacteriophages and use them as a resource to enhance cellular growth and survival
Jeszcze bardziej zadziwiające było to, że obecności bakteriofagów we wnętrzu makrofagów nie indukowała odpowiedzi immunologicznej, którą zwykle wywołuje obce DNA, np. bakteryjne. Stąd naukowcy wysnuli wniosek, że DNA bakteriofagów pozostaje zamknięte w ich białkowych kapsydach we wnętrzu makropinosomów, co zabezpiecza je przed zdemaskowaniem. Podobnie było w komórkach nabłonkowych.
Trzy rodzaje komórek
Co więcej, okazało się, że obecne w makropinosomach bakteriofagi znacznie zmieniły funkcje komórek. Wywoływały zmiany molekularnych ścieżek sygnałowych regulujących wzrost komórek, ich przeżywalność i cykl komórkowy. Szczególnie silnie działały one na aktywność dwóch enzymów (z grupy kinaz białkowych fosforylujących inne białka) – aktywowały kinazę AKT i inaktywowały kinazę CDK1.
W efekcie nadmiernej aktywacji AKT bakteriofagi wywoływały zmniejszoną aktywność apoptotyczną (zaprogramowana śmierć komórkowa), a więc równocześnie lepszą przeżywalność komórek, zwiększały poziom ich metabolizmu i reorganizację wewnątrzkomórkowych włókien aktynowych – co może, jak podejrzewają badacze, powodować jeszcze wydajniejsze wchłanianie nowych bakteriofagów.
Kinaza białkowa CDK1 jest głównym enzymem sterującym cyklem komórkowym. Obniżenie jej aktywności hamuje podziały komórek i stymuluje ich wzrost. Naukowcy podejrzewają, że po długim czasie (dni lub tygodnie) bakteriofagi zgromadzone we wnętrzu komórek są w końcu trawione i metabolizowane. Wówczas aminokwasy budujące białka kapsydów i nukleotydy budujące DNA bakteriofagów zostają zużyte jako budulec białek i kwasów nukleinowych komórek.
Naukowcy zbadali wpływ tylko jednego rodzaju bakteriofaga zaledwie na trzy rodzaje komórek. Możliwe, że inne bakteriofagi wywołują zupełnie inne reakcje u różnych typów komórek. W tym konkretnym przypadku istotny wpływ bakteriofagów na funkcjonowanie komórek sugeruje jednak, że ich wchłanianie może odgrywać istotną rolę w nowotworach, chorobach immunologicznych czy jelitowych.
Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.