Τι είναι ο Βακτηριοφάγος Phi29;

Οι ιοί που μολύνουν βακτήρια ονομάζονται βακτηριοφάγοι. Η Μαργαρίτα Σάλας μελέτησε τον βακτηριοφάγο phi29. Ανακάλυψε ένα ένζυμο ικανό να καταλύει την ενίσχυση του DNA σε υψηλές ταχύτητες.

Η Μαργαρίτα Σάλας ήταν Ισπανίδα βιοχημικός που έλαβε το European Inventor Award το 2019. Αφιέρωσε το μεγαλύτερο μέρος της επιστημονικής της σταδιοδρομίας στη μελέτη ενός ιού βακτηριοφάγου που ονομάζεται phi29. Σήμερα, αυτός ο ιός έχει σημαντικές βιοτεχνολογικές εφαρμογές.

Για να σας δώσουμε μια καλύτερη ιδέα για το τι είναι αυτός ο ιός, θα εξηγήσουμε τη λέξη βακτηριοφάγος. Αυτή η λέξη προέρχεται από έναν συνδυασμό «βακτηρίων» και «φάγου». Phage σημαίνει «τρώω» στα ελληνικά. Οπότε βασικά μιλάμε για ιούς που «τρώνε» βακτήρια.

Σε αυτό το άρθρο, θα σας πούμε με τον απλούστερο δυνατό τρόπο τα πάντα Η μεγάλη ανακάλυψη του Salas και η χρησιμότητά της στον κόσμο της έρευνας.

Η δομή ενός ιού

Ο ιός είναι ένας μικροσκοπικός παράγοντας που μπορεί να μολύνει πολλούς οργανισμούς, όπως ζώα, φυτά, μύκητες και βακτήρια. Οι ιοί δεν έχουν τη δική τους οντότητα. Αυτό σημαίνει ότι εξαρτώνται από άλλα κύτταρα για να αναπαραχθούν. Ως αποτέλεσμα, θεωρούνται ένας τύπος παρασίτου.

Μέσα σε έναν ιό, υπάρχει γενετικό υλικό. Αυτό το υλικό – DNA ή RNA – είναι απαραίτητο για την κωδικοποίηση των πρωτεϊνών του. Το γενετικό υλικό τυλίγεται εξωτερικά. Στη συνέχεια, οι πρωτεΐνες προσκόλλησης δεσμεύουν αυτό το υλικό στην επιφάνεια άλλων κυττάρων.

Ο όρος βακτηριοφάγος και η σημασία του

Οι βακτηριοφάγοι (ή φάγοι) είναι ιοί που μολύνουν βακτήρια. Από τη μία πλευρά, υπάρχουν ιοί που εμφυτεύουν τα γονιδιώματά τους στο χρωμόσωμα του κυττάρου ξενιστή. Αυτοί ονομάζονται λυσογόνοι φάγοι. Αυτοί οι φάγοι παρέχουν στα βακτήρια γονίδια για να κωδικοποιήσουν νέες πρωτεΐνες. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν ιοί που αναπαράγονται μέσα στα βακτήρια. Αυτοί οι ιοί ονομάζονται λιθικοί φάγοι.

Οι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει βακτηριοφάγους από τη δεκαετία του 1920. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ένας μικροβιολόγος ονόμασε Ο Felix d’Herelle έδωσε έναν φάγο σε ένα 12χρονο αγόρι για θεραπεία δυσεντερίας. Το παιδί ανάρρωσε μέσα σε λίγες μέρες. Στη συνέχεια, το 1921, οι γιατροί Richard Bruynoghe και Joseph Maisin αντιμετώπισαν μια δερματική ασθένεια που ονομάζεται σταφυλόκοκκος με βακτηριοφάγους. Οι ασθενείς που έλαβαν θεραπεία βελτιώθηκαν σε 24 έως 48 ώρες. Οι γιατροί έχουν χρησιμοποιήσει επίσης φάγους για τη θεραπεία χιλιάδων ανθρώπων με χολέρα ή βουβωνική πανώλη.

Επί του παρόντος, η βιομηχανία τροφίμων χρησιμοποιεί θεραπεία με φάγους για τον έλεγχο του E. coli. Οι γιατροί χρησιμοποιούν επίσης αυτή τη θεραπεία για τη θεραπεία μολυσματικών ασθενειών, περιτοναϊκών παθήσεων και αυτιών του κολυμβητή. Το χρησιμοποιούν επίσης για την εξάλειψη ορισμένων βακτηρίων σε άτομα που πάσχουν από κυστική ίνωση.

Μαργαρίτα Σάλας και βακτηριοφάγος phi29

Η Μαργαρίτα Σάλας, πτυχιούχος βιοχημείας, ήταν μια από τις μεγαλύτερες επιστήμονες στην Ισπανία. Ο Salas συνεργάστηκε στενά με τον Severo Ochoa, ο οποίος κέρδισε το Νόμπελ Ιατρικής. Οι δυο τους συνεργάστηκαν στενά στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο Ochoa πέρασε 45 χρόνια μελετώντας βακτηριοφάγους phi29 κατά τη δεκαετία του 1960. Στη διάρκεια των σπουδών του βασίστηκε σε τρία χαρακτηριστικά αυτού του μοναδικού φάγου:

• Το μικρό του μέγεθος – έχει μόνο 20 γονίδια
• Η πολυπλοκότητα της μορφολογίας του
• Ήταν ένας σε μεγάλο βαθμό άγνωστος φάγος

Φάγος phi29 είναι ένας λυτικός ιός που ανήκει στην οικογένεια Podoviridae. Αποτελείται από δίκλωνα μόρια DNA. Επιπλέον, μολύνει έναν τύπο βακτηρίων που ονομάζεται Bacillus subtilis και άλλα βακτήρια από το γένος Bacillus.

Πολλοί ειδικοί θεωρούν ότι αυτός ο βακτηριοφάγος είναι ένα μοντέλο για τη μελέτη της μοριακής βιολογίας. Είναι ένα μοντέλο για την κατανόηση του ελέγχου της γονιδιακής έκφρασης και διαφορετικούς βιολογικούς μηχανισμούς, όπως η αντιγραφή του DNA.

Αν και η Σάλας έκανε βασική έρευνα, σήμερα η ανακάλυψή της έχει σημαντικές βιοτεχνολογικές εφαρμογές. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο βακτηριοφάγος phi29 λειτουργεί ως ένζυμο DNA για την ενίσχυση του DNA.

Τι σημαίνει λοιπόν αυτό; Ας το αναλύσουμε αυτό. Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις – τα είδη που συμβαίνουν σε όλους τους οργανισμούς. Για παράδειγμα, σε αυτή την περίπτωση, η DNA πολυμεράση είναι ένα ένζυμο που συνθέτει DNA. Στην πραγματικότητα, είναι απαραίτητα για την αντιγραφή του DNA.

Τι είναι η ενίσχυση του DNA;

Η ενίσχυση του DNA πραγματοποιείται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται PCR (αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης). Βασικά, αν οι επιστήμονες θέλουν να δουν πιο προσεκτικά ένα συγκεκριμένο τμήμα του DNA, μπορούν να δημιουργήσουν εκατομμύρια αντίγραφα αυτής της αλληλουχίας. Στη συνέχεια, αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να αναλύσουν και να αναγνωρίσουν καλύτερα αυτό το τμήμα του DNA. Ένας βιοχημικός ονόματι Kary Mullis δημιούργησε αυτή τη διαδικασία. Μάλιστα, κέρδισε το Νόμπελ Χημείας το 1993 εξαιτίας αυτού.

Η ανακάλυψη του βακτηριοφάγου από τον Salas phi29 επιτρέπει στους επιστήμονες να ενισχύουν ακόμη μικρότερα θραύσματα DNA. Για παράδειγμα, μπορούν να δουν DNA στο μέγεθος ενός κυττάρου! Οι ειδικοί ονομάζουν αυτή τη διαδικασία MDA (Multiple Displacement Amplification). Ως αποτέλεσμα, τα τεστ DNA είναι ταχύτερα και πιο αξιόπιστα.

Τέλος, να αναφέρουμε ότι η τεχνική του Salas έχει εφαρμογές σε πολλά διαφορετικά επιστημονικά πεδία, όπως ογκολογία, αρχαιολογία και ιατροδικαστική. Για παράδειγμα, εάν οι ιατροδικαστές βρουν μια τρίχα σε έναν τόπο εγκλήματος, τότε αυτή η διαδικασία τους επιτρέπει να αναγνωρίσουν σε ποιον ανήκει. Επιπλέον, οι ογκολόγοι μπορούν να εξετάσουν ακόμη μικρότερες κυτταρικές ομάδες που προκαλούν όγκους.

Η Μαργαρίτα Σάλας αφιέρωσε όλη της τη ζωή στην έρευνα. Οι ερευνητές θεωρούν την ανακάλυψή της σημείο αναφοράς στον επιστημονικό κόσμο. Θα ανοίξει πολλές πόρτες σε νέες επιστημονικές εξελίξεις.

Μπορεί να σας ενδιαφέρει…