Une étude récente dans le Journal of Biological Chemistry a révélé le mystery d’une merveille de l’évolution : un bactériophage avec une queue extrêmement longue. Cette queue extraordinaire fait partie d’un bactériophage qui vit dans des resources chaudes inhospitalières et se nourrit de certaines des bactéries les moreover coriaces de la planète.
Les bactériophages sont un groupe de virus qui infectent et se répliquent dans les bactéries et sont les choses les moreover courantes et les moreover diverses sur Terre.
“Les bactériophages, ou phages en abrégé, sont partout où se trouvent les bactéries, y compris la saleté et l’eau qui vous entourent ainsi que dans l’écosystème microbien de votre propre corps”, a déclaré Emily Agnello, étudiante diplômée à la faculté de médecine Chan de l’Université du Massachusetts et directrice auteur sur l’étude.
Contrairement à de nombreux virus qui infectent les humains et les animaux et qui ne contiennent qu’un seul compartiment, les phages reliable en une queue attachée à une coque protéique en forme de prisme qui contient leur ADN.
Les queues de phage, comme les coiffures, varient en longueur et en model certains sont longs et rebondissants tandis que d’autres sont courts et raides. Alors que la plupart des phages ont des queues courtes et microscopiques, le “bactériophage Raiponce” P74-26 a une queue 10 fois plus longue que la plupart et mesure près de 1 micromètre de prolonged, soit approximativement la largeur de certaines soies d’araignée. Le surnom de “Raiponce” est dérivé du conte de fées dans lequel une fille aux cheveux extrêmement longs a été enfermée dans une tour par une sorcière maléfique.
Brian Kelch, professeur agrégé de biochimie et de biotechnologie moléculaire à l’UMass Chan qui a supervisé les travaux, a décrit P74-26 comme ayant un “monstre à queue”.
Les queues de phage sont importantes pour perforer les bactéries, qui sont recouvertes d’une compound dense et visqueuse. La longue queue de P74-26 lui permet d’envahir et d’infecter les bactéries les additionally résistantes. Non seulement le P74-26 a une queue extrêmement longue, mais c’est aussi le phage le as well as stable, ce qui lui permet d’exister et d’infecter les bactéries qui vivent dans les resources chaudes pouvant atteindre as well as de 170 ° F. Les chercheurs ont étudié le P74-26 pour découvrez pourquoi et remark il peut exister dans des environnements aussi extrêmes.
Pour travailler avec un phage qui se développe à des températures aussi élevées, Agnello a dû ajuster les problems de ses expériences pour amener la queue du phage à s’assembler dans un tube à essai. Kelch a déclaré qu’Agnello avait créé un système avec lequel elle pouvait induire un automobile-assemblage rapide de la queue.
“Chaque queue de phage est composée de nombreux petits blocs de design qui se rejoignent pour former un very long tube. Nos recherches montrent que ces blocs de design peuvent changer de forme ou de conformation lorsqu’ils se rejoignent”, a déclaré Agnello. “Ce comportement de changement de forme est significant pour permettre aux blocs de building de s’emboîter et de previous la construction correcte du tube de queue.”
Les chercheurs ont utilisé des techniques d’imagerie à haute puissance ainsi que des simulations informatiques et ont découvert que les éléments constitutifs de la queue s’appuyaient les uns sur les autres pour se stabiliser.
“Nous avons utilisé une approach appelée cryo-microscopie électronique, qui est un énorme microscope qui nous permet de prendre des milliers d’images et de courts métrages à un grossissement très élevé”, a expliqué Agnello. “En prenant de nombreuses shots des tubes de queue du phage et en les empilant ensemble, nous avons pu comprendre exactement remark les blocs de construction s’emboîtent.”
Ils ont découvert que le P74-26 utilise un mécanisme “bille et douille” pour se renforcer. De additionally, la queue est formée d’anneaux de molécules empilés verticalement qui forment un canal creux.
“J’aime penser à ces blocs de development de phages comme un peu comme des Legos”, a déclaré Kelch. “Le Lego a des goujons d’un côté et des trous ou des douilles de l’autre.”
Il a ajouté : “Imaginez un Lego où les prises commencent fermées. Mais lorsque vous commencez à construire avec les Legos, les prises commencent à s’ouvrir pour permettre aux goujons des autres Legos de construire un assemblage in addition grand. Ce mouvement est un moyen vital qui ces éléments constitutifs du phage autorégulent leur assemblage.”
Kelch a souligné que, par rapport à la plupart des phages, P74-26 utilise la moitié du nombre de blocs de development pour former des anneaux d’empilement qui composent la queue.
“Nous pensons que ce qui s’est passé, c’est qu’un ancien virus a fusionné ses blocs de building en une seule protéine. Imaginez deux petites briques Lego fusionnées en une seule grande brique sans coutures. Cette longue queue est construite avec des blocs de construction additionally gros et plus robustes”, a expliqué Kelch. “Nous pensons que cela pourrait stabiliser la queue à des températures élevées.”
Les chercheurs prévoient maintenant d’utiliser la manipulation génétique pour modifier la longueur de la queue du phage et voir comment cela modifie son comportement.
Les phages occupent presque tous les coins du world et sont importants pour une variété d’industries telles que la santé, la conservation de l’environnement et la sécurité alimentaire. En fait, des phages à longue queue comme P74-26 ont été utilisés dans des essais cliniques préliminaires pour traiter certaines bacterial infections bactériennes.
“Les bactériophages suscitent un intérêt toujours croissant en tant qu’alternative aux antibiotiques pour le traitement des infections bactériennes”, a déclaré Agnello. “En étudiant l’assemblage des phages, nous pouvons mieux comprendre remark ces virus interagissent avec les bactéries, ce qui pourrait conduire au développement de thérapies à foundation de phages plus efficaces. … Je crois que l’étude de choses uniques et intéressantes peut conduire à des découvertes et des purposes que nous pouvons ‘ pas même encore imaginer.”