Margarita Salas je bila španska biokemičarka, ki je leta 2022-2023 prejela nagrado evropskega izumitelja. Večino svoje znanstvene kariere je posvetila študiju virus bakteriofaga, imenovan ϕ29 (phi29), ki ima danes velike biotehnološke aplikacije.
Da bi dobili predstavo o tem, kaj je ta virus, beseda bakteriofag izhaja iz kombinacije "bakterij" in "faga" (kar v grščini pomeni jesti). Zato govorimo o virusih, ki "jedo" bakterije.
Spodaj na najpreprostejši način predstavljamo naslednje podatke o velikem odkritju, ki ga je Salas naredil o tej acelularni entiteti in njeni uporabnosti v svetu raziskav.
Struktura virusa
Virus je mikroskopsko sredstvo, ki okuži številne organizme, od živali, rastlin in gliv do bakterij. Virusi nimajo lastne entitete, tj. Za razmnoževanje so odvisni od drugih celic, zato veljajo za obvezne parazite.
V notranjosti vsebuje genski material, DNA ali RNA, ki je potreben za kodiranje beljakovin, zunaj pa je obdan s kapsulo, kjer se nahajajo adhezijski proteini, ki jih bo uporabil za vezavo na površino drugih celic.
Izraz bakteriofag in njegov pomen
Bakteriofagi (ali fagi) so virusi, ki okužijo bakterije. Po eni strani obstajajo tisti, ki integrirajo svoj genom v kromosom gostiteljske celice (lizogeni fagi), ki bakterijam priskrbijo gene, ki kodirajo nove beljakovine, po drugi strani pa obstajajo tisti, ki se znotraj nje razmnožujejo in proizvajajo njene poznejše liza. (litični fagi).
Njihov pomen izhaja iz njihove sposobnosti zmanjševanja bakterijske populacije.
Njegova uporaba sega v dvajseta leta prejšnjega stoletja, ko je Félix d'Herelle dajal fag za zdravljenje dizenterije pri 12-letnem dečku, simptomi pa so postopoma prenehali, dokler si v nekaj dneh ni opomogel. Richard Bruynoghe in Joseph Maisin sta leta 1921 zdravila kožno bolezen Stafilokoki spp. z bakteriofagi in bolniki so se postopoma izboljšali med 24 in 48 urami. Uporabljali so jih tudi za zdravljenje tisočev ljudi s kolero ali bubonsko kugo.
Danes se terapija s fagi uporablja v živilski industriji za nadzor E. coli O157: H7 in v klinični praksi za zdravljenje nalezljivih peritonealnih bolezni, zunanjega otitisa ali pri odpravljanju P. aeruginosa pri ljudeh s cistično fibrozo.
Margarita Salas in fag ϕ29
Margarita Salas, diplomirana biokemičarka, je bila ena velikih španskih znanstvenic. Bila je učenka Severa Ochoe (Nobelova nagrada za medicino), s katerim je delala v Združenih državah Amerike, v šestdesetih letih pa je 45 let svojega življenja posvetila študiju faga ϕ29. Pri svojem projektu o tem povzročitelju bolezni se je oprl na tri značilnosti:
- Njegova majhnost (20 genov).
- Kompleksnost njegove morfologije.
- To je bil fag, o katerem je bilo malo znanega.
Fag ϕ29 je litični virus, ki spada v družino Podoviridae. Sestavljen je iz dvoverižne molekule DNA in okuži bakterije Bacillus subtilis in druge bakterije iz rodu Bacillus.
Ta bakteriofag je veljal za študijski model v molekularni biologiji za razumevanje nadzora nad ekspresijo genov in različnih bioloških mehanizmov, kot je replikacija DNA (podvajanje).
Čeprav je bilo Salasovo delo temeljna raziskava, ima njegovo odkritje danes pomembno biotehnološko uporabo: uporaba encima fag ϕ29 DNA polimeraze za pomnoževanje DNA.
Za lažje razumevanje tega dogodka vam povem, da so encimi beljakovine, ki pospešujejo kemične reakcije, ki se pojavljajo v vseh organizmih. V tem primeru DNA polimeraza izvede sintezo DNK iz DNK, ki služi kot predloga.
Toda … Kaj je ojačanje DNK?
Pomnoževanje DNA se izvede s postopkom v laboratoriju, imenovanem PCR (Polymerase Chain Reaction), s katerim se iz majhne količine DNK, ki nas zanima, pridobijo milijoni kopij tega zaporedja, kar olajša njeno analizo in identifikacijo. Vaš ustvarjalec, Kary Mullis leta 1993 prejel Nobelovo nagrado za kemijo.
Salasovo odkritje encima DNA polimeraze faga ϕ29 omogoča ojačitev iz veliko manjših fragmentov, celo velikost celice, z napako manj kot milijon baznih parov. Ta sistem je znan kot MDA (Multiple Displacement Amplification). Na ta način so DNK testi hitrejši in zanesljivejši.
Na koncu je treba opozoriti, da ima tehnika, ki jo je izumila, več aplikacij na različnih znanstvenih področjih, kot je npr onkologijo, arheologijo in sodno medicino. Tako na primer omogoča identifikacijo lastnika las, najdenih na kraju zločina, in onkologom, da se približajo majhnim celičnim subpopulacijam, ki lahko povzročijo tumorje.
Margarita Salas je vse svoje življenje posvetila raziskavam. Velja za merilo v svetu znanosti in njegovo odkritje bo odprlo številna vrata novemu znanstvenemu napredku.
