Бактериофаги, или просто фаги, — это вирусы, которые охотятся на бактерии. Хотя они были открыты более ста лет назад, интерес к ним сегодня не ослабевает. Все дело в том, что бактериофаги могут стать ключом к решению проблемы устойчивости бактерий к антибиотикам, которая угрожает здоровью миллионов людей.
Как работают бактериофаги?
Фаги устроены просто: их генетический материал (ДНК или РНК) заключен в белковую оболочку. Однако несмотря на простоту, они обладают удивительной способностью находить и разрушать бактерии. Процесс этот состоит из нескольких этапов.
Прикрепление к бактерии. Бактериофаги не могут двигаться сами по себе, но они способны находить бактерии благодаря специальным рецепторам на своей поверхности. Эти рецепторы распознают определенные структуры на клеточной стенке бактерии. Когда фаг находит «свою» бактерию, он прикрепляется к ней.
Проникновение в клетку. После прикрепления фаг вводит свой генетический материал внутрь бактерии. Это можно сравнить с тем, как шприц вводит лекарство в тело. Внутри бактериальной клетки вирусные гены начинают активно работать, перепрограммируя ее под свои нужды.
Синтез новых вирусов. Генетический материал фага заставляет бактерию производить вирусные белки и копии вирусной ДНК или РНК. Всё это происходит за счет ресурсов самой бактерии — она становится своеобразной фабрикой по производству новых вирусов.
Сборка и выход. Новые фаги собираются внутри бактерии, и когда их становится слишком много, бактерия разрывается, выпуская наружу десятки или сотни новых вирусов. Этот процесс называется лизисом. Новые фаги отправляются на поиски других бактерий, чтобы повторить цикл.
Зачем фагам охотиться на бактерии?
Как и все живые существа, вирусы стремятся размножаться. Однако в отличие от животных или растений, у вирусов нет своего метаболизма и они не могут сами производить необходимые для жизни вещества. Поэтому они «захватывают» клетки бактерий, превращая их в фабрики по производству новых вирусов.
Использование бактериофагов в медицине
Сегодня ученые активно исследуют возможности использования фагов в лечении бактериальных инфекций. Это особенно актуально в свете проблемы устойчивости к антибиотикам. Если бактерии становятся устойчивыми к лекарствам, это делает лечение инфекций гораздо более сложным. Однако фаги могут стать альтернативой антибиотикам, поскольку они атакуют бактерии по совершенно иному механизму.
Кроме того, бактериофаги могут быть использованы в диагностике заболеваний, в борьбе с бактериальными загрязнениями в пищевой промышленности и даже в сельском хозяйстве для защиты растений от бактериальных болезней.