О Бактериофагах

Что такое бактериофаги?

Одна из особенностей бактериофагов - наличие мутаций, обеспечивающих умение адаптироваться к изменяющимся окружающим условиям. С живыми организмами их роднит способность размножаться и передавать следующим поколениям генную информацию. Благодаря данным свойствам люди научились применять их в борьбе с инфекционными заболеваниями в качестве альтернативы антибиотикам.

Буквальный перевод названия «бактериофаг» звучит как «пожиратель бактерий». Бактериофаги являются вирусами, которые по своей структуре напоминают мельчайшие молекулярные кристаллы. Они могут поражать только низшие, одноклеточные организмы, для высших организмов, например, человека, они не представляют угрозы. Простота строения бактериофагов не позволяет им самостоятельно размножаться. Аналогично вирусам, они способны давать потомство только используя живую клетку-носителя.

Строение бактериофага

У типичного фага имеется аналог «головы», в которой размещена генетическая программа с нуклеиновыми кислотами (ДНК либо РНК). Также у него есть «хвост», используемый для «впрыскивания» своего генома в структуру бактериальной клетки. Используя запас собственных внутриклеточных систем и ресурсов, инфицированная бактерия вырабатывает белки с нуклеиновыми кислотами. Эти вещества служат «строительным материалом» для развития новых вирусных частиц. Достигая зрелости, фаги отправляются за новой добычей, а истощенная клетка бактерии погибает.

Последние исследования показали значительную роль бактериофагов для биосферы, которая заключается в поддержке глобального «микробного баланса».

Фаги не позволяют быстро размножающимся бактериям заселить поверхность планеты толстым слоем, уничтожая каждые 48 часов около половины их мировой популяции. Всюду, где есть бактерии, обязательно присутствуют и бактериофаги: в океанских просторах, на суше, в грунте, воде, всех видах растений и животных. Желудочно-кишечный тракт человека, например, содержит приблизительно 1012 фаговых частиц – больше, чем количество звезд в нашей Галактике! Размер фага - не более 0,0001 мм, но в совокупности фаговая биомасса на Земле составляет один миллиард тонн. Именно поэтому бактериофагам дали название «темная материя» биосферы.

Преимущества бактериофагов

Использование бактериофагов

Открытие бактериофагов почти сразу позволило ученым создать препараты для борьбы с инфекционными заболеваниями. Однако последующее изобретение антибиотиков и их широкое распространение не позволило реализовать лечебный потенциал фагов в полной мере и остановило их активное изучение почти на 50 лет.

Затем бактериофагами заинтересовались молекулярные биологи. Они поняли, что фаговые частицы удобно использовать для изучения строения и функционирования генома. Проводя эксперименты с бактериофагами и раскрывая механизмы, которые обеспечивают бактериям защиту от врагов, ученые открыли наиболее эффективный инструмент коррекции генома - CRISPR-CAS. В его основе лежит система «иммунитета бактерий».

У фагов обширная сфера использования во множестве областей деятельности человека, особенно, в области нано- и биотехнологий. Они могут выступать простыми системами для синтеза белков с определенными качествами, основой для создания веществ заданной архитектуры в каталитической химии. С помощью бактериофагов, играющих роль диагностических сенсоров, выявляются патогенные бактерии в продуктах питания. А как «умные» молекулярные устройства, они могут транспортировать лекарства в человеческом организме.

Препаратами с фаговым составом проводят дезинфекцию на сельскохозяйственных объектах, предприятиях пищевой промышленности. Но одной из главных областей использования бактериофагов остается медицина. Сейчас, одной из глобальных проблем человечества является возрастающая устойчивость к антибиотикам и именно поэтому фаготерапия приобретает огромное значение в профилактике и лечении инфекционных заболеваний.