Otázku, jak zabít zlatého stafylokoka, tedy nebezpečnou bakterii, která v Česku připraví o život až stovky lidí ročně, pomáhá zodpovědět nový výzkum vědců z CEITEC Masarykovy univerzity. Ti odhalili, jak bakteriofágy – viry napadající bakterie – překonávají mimořádně silnou buněčnou stěnu bakterií, mezi které patří právě i zlatý stafylokok.
Zlatý stafylokok patří mezi nejčastější původce infekcí u lidí. Za normálních okolností není nebezpečný, ale při oslabení imunity může způsobovat kožní infekce, zápaly plic a dokonce i život ohrožující otravy krve. A navíc se učí odolávat antibiotikům, některé kmeny už „vzdorují“ většině těchto léků. Vědci a lékaři proto hledají alternativní způsoby léčby, mezi něž patří právě bakteriofágy.
Jedním z nich je bakteriofág 812, který velmi často napadá právě bakterii Staphylococcus aureus – neboli zlatého stafylokoka. Vědci zjistili, že když tento požírač bakterií rozpozná svého ideálního hostitele, spustí rozsáhlé změny v proteinové struktuře na konci bičíku. Jednotlivé části této struktury připomínající přistávací modul se přeskupí do nové podoby, která umožní pevné přichycení viru na povrch bakterie. Zároveň se aktivuje mechanismus, který spustí smrštění bičíku viru.
Bakteriofágy jsou nejpočetnější biologické entity na Zemi a bakterie napadají už miliardy let. Přesto stále neznáme detaily toho, jak přesně dokážou překonat buněčnou stěnu některých Gram-pozitivních (tlustostěnných) bakterií. Nyní jsme mohli tento proces zrekonstruovat díky snímkům bakteriofága před přichycením na bakterii a po něm.
„Tento proces funguje podobně jako uvolnění natažené pružiny. Bičík bakteriofága se zkrátí přibližně na polovinu své původní délky a uvolněná energie protlačí centrální trubici skrz ochranné vrstvy bakterie. Následně může virus dopravit svou genetickou informaci do jejího nitra a zahájit infekci,“ vysvětluje Marta Šiborová, která výzkum vedla.
Celý proces připomíná scénu známou z mnoha sci-fi filmů, kdy se vesmírní mariňáci pokoušejí dostat do nepřátelské lodi, vyšlou k ní tunel nebo raketový modul, který prorazí její trup na přesně vybraném místě – a oni pak mohou proniknout dovnitř a ovládnout můstek.
Propracovaný mechanismus
Na rozdíl od mnoha jiných bakterií je buněčná stěna zlatého stafylokoka mimořádně silná. Vědci proto zkoumali v detailu, jak si s touto překážkou bakteriofág poradí. Zjistili, že virus využívá kombinaci mechanické síly a enzymů. Některé části jeho infekčního aparátu pravděpodobně narušují teichoové kyseliny tvořící vnější ochrannou vrstvu buněčné stěny.
Další proteiny následně rozkládají peptidoglykan, tedy hlavní stavební materiál bakteriální stěny. Nakonec bakteriofág prorazí i vnitřní lipidovou membránu. Teprve poté dojde k průniku infekční trubice do buňky – a viry mohou jako zmínění filmoví mariňáci bakterii ovládnout a využít ji ke svému namnožení a útoku na další okolní bakterie.
Výsledky ukazují, že bakteriofág nefunguje jako jednoduchá „jehla“, ale jako složitý biologický nanostroj složený z desítek spolupracujících proteinů – na to, jak geneticky i mechanicky jednoduché viry jsou, je to pozoruhodně složitý mechanismus.
Přestože jde o základní výzkum, získané výsledky mohou být důležité i pro budoucí medicínské aplikace. Bakteriofágy jsou považovány za jednu z možných cest léčby infekcí způsobených bakteriemi odolnými vůči antibiotikům.
Bakteriofágy se totiž dnes už k léčbě bakteriálních infekcí poměrně rozsáhle využívají v praxi – a dokonce i přímo proti zlatému stafylokoku.
Jakékoliv lepší pochopení toho, jak fungují, může pomoci s jejich efektivnějším, bezpečnějším a také levnějším přípqadným využitím v nemocnicích.
