Margarita Salas bija spāņu bioķīmiķe, kura 2022-2023. gadā saņēma Eiropas izgudrotāju balvu. Lielāko daļu savas zinātniskās karjeras viņa veltīja pētījumu bakteriofāga vīruss ar nosaukumu ϕ29 (phi29), kuram mūsdienās ir liels biotehnoloģiskais pielietojums.
Lai sniegtu priekšstatu par to, kas ir šis vīruss, vārds bakteriofāgs nāk no kombinācijas "baktērijas" un "fāgs" (kas grieķu valodā nozīmē ēst). Tāpēc, mēs runājam par vīrusiem, kas "apēd" baktērijas.
Zemāk mēs pēc iespējas vienkāršākā veidā sniedzam šādu informāciju par lielo atklājumu, ko Salas veica par šo šūnu vienību un tās lietderību pētniecības pasaulē.
Vīrusa uzbūve
Vīruss ir mikroskopisks līdzeklis, kas inficē daudzus organismus, sākot no dzīvniekiem, augiem un sēnītēm līdz baktērijām. Vīrusi nesatur savu būtību, tas ir, To vairošanās ir atkarīga no citām šūnām, tāpēc tos uzskata par obligātiem parazītiem.
Tās iekšpusē ir ģenētiskais materiāls, DNS vai RNS, kas nepieciešama, lai varētu kodēt tā proteīnus, un to ārēji ieskauj kapsula, kurā atrodas adhēzijas proteīni, kurus tā izmantos, lai saistītos ar citu šūnu virsmu.
Termins bakteriofāgs un tā nozīme
Bakteriofāgi (vai fāgi) ir vīrusi, kas inficē baktērijas. No vienas puses, ir tādi, kas integrē savu genomu saimniekšūnas hromosomā (lizogēnie fāgi), nodrošinot baktērijas ar gēniem, kas kodē jaunus proteīnus, un, no otras puses, ir tādi, kas tajā replikējas, radot to turpmāko līze. (lītiskie fāgi).
To nozīme ir saistīta ar spēju samazināt baktēriju populāciju.
Tās lietošana aizsākās 20. gados, kad Félix d'Herelle ievadīja fāgu, lai ārstētu dizentēriju 12 gadus vecam zēnam, un simptomi pakāpeniski izzuda, līdz viņš atveseļojās dažu dienu laikā. Ričards Bruinoghe un Joseph Maisin 1921. gadā ārstēja ādas slimību Stafilokoku spp. ar bakteriofāgiem, un pacienti pakāpeniski uzlabojās no 24 līdz 48 stundām. Tie ir izmantoti arī, lai ārstētu tūkstošiem cilvēku ar holēru vai buboņu mēri.
Mūsdienās pārtikas rūpniecībā tiek izmantota fāgu terapija E. coli O157: H7 un klīniskajā praksē infekciozu vēderplēves slimību, ārējā vidusauss iekaisuma ārstēšanai vai likvidēšanai P. aeruginosa cilvēkiem ar cistisko fibrozi.
Margarita Salas un fāgs ϕ29
Bioķīmijas absolvente Margarita Salas ir bijusi viena no lielākajām Spānijas zinātniecēm. Viņa bija Severo Ochoa (Nobela prēmija medicīnā) mācekle, ar kuru viņa strādāja ASV, un sešdesmitajos gados 45 savas dzīves gadus veltīja fāga ϕ29 izpētei. Savā projektā par šo infekcijas izraisītāju viņš paļāvās uz trim īpašībām:
- Tā mazais izmērs (20 gēni).
- Tās morfoloģijas sarežģītība.
- Tas bija fāgs, par kuru bija maz zināms.
Fāgs ϕ29 ir lītisks vīruss, kas pieder ģimenei Podoviridae. Tas sastāv no divpavedienu DNS molekulas un inficē baktērijas Bacillus subtilis un citas ģints baktērijas Bacillus.
Šo bakteriofāgu uzskata par molekulārās bioloģijas pētījuma modeli lai izprastu gēnu ekspresijas kontroli un dažādus bioloģiskos mehānismus, piemēram, DNS replikāciju (dublēšanos).
Lai gan Salas darbs bija fundamentāls pētījums, viņa atklājumam šodien ir svarīgs biotehnoloģiskais pielietojums: fāga ϕ29 DNS polimerāzes fermenta izmantošana DNS amplifikācijai.
Lai jums būtu vieglāk saprast šo notikumu, es jums saku, ka fermenti ir olbaltumvielas, kas paātrina ķīmiskās reakcijas, kas notiek visos organismos. Šajā gadījumā DNS polimerāze veic DNS sintēzi no DNS, kas kalpo kā veidne.
Bet … Kas ir DNS amplifikācija?
DNS amplifikāciju veic ar procedūru laboratorijā ar nosaukumu PCR (polimerāzes ķēdes reakcija), ar kuras palīdzību no neliela interesējošā DNS daudzuma tiek iegūti miljoniem šīs secības kopiju, atvieglojot tās analīzi un identificēšanu. Jūsu Radītājs, Karijs mullis gadā saņēma Nobela prēmiju ķīmijā.
Salas atklājums par fāgu ϕ29 DNS polimerāzes enzīmu ļauj pastiprināšana no daudz mazākiem fragmentiem, pat šūnas lielums, ar kļūdu mazāk nekā miljons bāzes pāru. Šī sistēma ir pazīstama kā MDA (vairāku pārvietojumu pastiprināšana). Tādā veidā DNS testi ir ātrāki un uzticamāki.
Visbeidzot, jāatzīmē, ka viņas izgudrotajai tehnikai ir vairāki pielietojumi dažādās zinātnes jomās, piemēram onkoloģija, arheoloģija un tiesu medicīna. Piemēram, tas ļauj identificēt nozieguma vietā atrasto matu īpašnieku un onkologiem tuvoties sīkšūnu apakšpopulācijām, kas var izraisīt audzēju veidošanos.
Margarita Salas visu savu dzīvi veltīja pētniecībai. To uzskata par etalonu zinātnes pasaulē, un tā atklāšana pavērs daudzas durvis jauniem zinātnes sasniegumiem.
