Bakteriofāgu pētījumi sniedz ieskatu fundamentālos procesos

Lai arī ikdienā nemanāmi, tieši bakteriofāgi ir visplašāk pārstāvētā vīrusu grupa, un DNS fāgi – baktēriju vīrusi ar DNS genomu – ir visizplatītākās radības uz Zemes, skaita ziņā krietni pārspējot pat visuresošās baktērijas. „Gandrīz visu jaunatklāto fāgu sekvencēs dominē proteīni ar līdz šim nezināmu struktūru un funkcijām – bioloģiskā “tumšā matērija”, kuras izzināšana ir nozīmīga ne vien pašu fāgu izpētei, bet arī jaunu proteīnu atklāšanai ar potenciālu pielietojumu zinātnē, biotehnoloģijā vai medicīnā,” stāsta jaunā pētniece Elīna Černooka.

“Mūsu pētījumi sniedz ieguldījumu kopējā zināšanu krājumā par to, ar kādām būtnēm kopā apdzīvojam savu planētu, un, ieskatoties dziļāk, – kā tieši no atomiem un molekulām izceļas fundamentāli dzīvības procesi,” tā komentē Elīna. Turklāt jaunā pētniece uzsver, ka fāgu proteīnu pētījumi vēsturiski un šodien ne tikvien bagātina pētnieku un sabiedrības zināšanas bioloģijā, bet arī rada potenciālu jaunu produktu attīstīšanai. Piemēram, redzot antibiotiku rezistences straujo izplatību, pētnieki prognozē, ka īpaši fāgu proteīni, ko sauc par endolizīniem, nākotnē kalpos kā jauna tipa antibakteriālie līdzekļi.

Neizzinātie bakteriofāgi

Dzīvības zinātnēs fāgi jau izsenis kalpo kā iecienītas modeļsistēmas, lai molekulārā līmenī izprastu dažādus bioloģisko procesus, iegūtās zināšanas pēc tam pārnesot uz daudzām citām jomām. Turklāt fāgu spēja atpazīt, inficēt un iznīcināt specifiskas baktērijas padara tos par perspektīviem līdzekļiem dzīvnieku un augu infekciju ārstēšanai. Mūsdienu tehnoloģijas dod iespēju noskaidrot organisma genoma DNS secību vieglāk un ātrāk nekā jebkad agrāk, un bakteriofāgu DNS sekvenču krājums datubāzēs nepārtraukti pieaug. Tomēr līdz šim brīdim labi izpētīti ir tikai neliels skaits modeļfāgu, kamēr lielākā daļa no fāgu daudzveidības ir palikusi neizzināta.

Molekulārbioloģe Elīna Černooka Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā (BMC) veic pētījumu “Jaunu DNS bakteriofāgu genomu raksturošana un selektīvu bioloģiski nozīmīgu proteīnu strukturāla un funkcionāla izpēte”. Šajā projektā viņa Dr. biol. Kaspara Tāra zinātniskajā grupā kopā ar kolēģiem ir atklājusi vairāk nekā 40 jaunus baktērijas inficējošus vīrusus un paguvusi sīkāk izpētīt apmēram pusi no tiem, tostarp trīs ģenētiski unikālus vīrusus no Antarktīdas. Vairāki jaunatklātie fāgi pārstāv līdz šim nezināmas vīrusu grupas, un tāds ir, piemēram, zinātniskās grupas atklātais fāgs Mimir87, kuram nupat pētnieki veltījuši zinātnisku publikāciju, kā arī visjaunākais papildinājums organismu sekvenču datubāzei GenBank – antarktiskais fāgs Lietuvens.

Atklājumu krustpunktā

Šo jauno vīrusu ģenētiskā materiāla izpētes rezultātā ir atklāti daudzi vēl neraksturoti vīrusu proteīni, un Elīna strādā pie tā, lai tos “saražotu” laboratorijā, attīrītu un sakristalizētu ar mērķi galu galā noskaidrot, kāda ir to 3D uzbūve un īpašības. “Pētot vienu nezināmas funkcijas proteīnu atklājām, ka tas saista DNS molekulas vienu pavedienu, un parādījām, kā tieši tas pasargā vīrusa ģenētisko materiālu DNS pavairošanas laikā,” paskaidro Elīna. Pēc īpaša pieprasījuma par šo proteīnu ir angļu valodā sagatavota un drīzumā tiks publicēta sērijas “Methods in Molecular Biology” eksperimentālo protokolu un metodoloģijas grāmatas nodaļa.

Molekulārbioloģe uzskaita pēdējā laika jaunatklājumus: “Vēl mēs esam atklājuši vairākus jauna veida endolizīnus – fāgu proteīnus, kuri pēc tam, kad vīruss ir savairojies šūnas iekšienē, sagrauj baktērijas šūnapvalku un tādējādi noved līdz šūnas pārsprāgšanai un vīrusu izkļūšanai apkārtējā vidē. Esam noteikuši viena jauna endolizīna 3D uzbūvi, kura ir atšķirīga no visiem līdz šim izpētītajiem endolizīniem, kā arī pārbaudījuši šī proteīna antibakteriālās īpašības, un iegūtie dati pašlaik tiek apkopoti vēl vienai zinātniskai publikācijai.”

Atbalsts, kas sekmē zinātni

Elīna skaidro, ka mecenāta “Mikrotīkls” stipendija, ko pārvalda LU fonds, viņai ir sniegusi finansiālu stabilitāti doktorantūras studiju un pētījuma laikam, kas doktorantam Latvijā ir reta iespēja un privilēģija: “Tā ir ļāvusi man ieguldīties savā pētnieciskajā darbā un brīvprātīgi darboties kā mācībspēkam, kā arī iedvesmojusi iesaistīties Latvijas zinātnes telpas popularizēšanas un attīstīšanas iniciatīvās.”

Turklāt doktorante uzsver, ka atbalsts zinātnei un pētniekiem atklāj sabiedrības attīstības pakāpi un tālredzīgumu, jo tieši zinātnisks darbs ir pamatā mūsdienu medicīnai, tehnoloģijām un visdažādākajām inovācijām, kas risina šaura un plaša mēroga problēmas un uzlabo cilvēku dzīves: “Kādēļ ir svarīgi atbalstīt jaunos pētniekus? Kurš tad cits, ja ne viņi, nākotnē vadīs zinātniskās laboratorijas un veiks atklājumus Latvijā? Atklājumus, kas cels valsts prestižu, sekmēs ekonomisku attīstību un veicinās vietējas un pasaules sabiedrības labklājību.”

Par Latvijas Universitātes fondu

Jau kopš 2004. gada Latvijas Universitātes fonds nodrošina iespēju mecenātiem un sadarbības partneriem atbalstīt gan LU, gan citas vadošās Latvijas augstskolas, tā investējot Latvijas nākotnē. LU fonda prioritātes ir atbalstīt izcilākos studentus un pētniekus, veicināt modernas mācību vides izveidi, kā arī universitātes ēku būvi un rekonstrukciju.