Особую угрозу фаги представляют своей способностью к скрытному распространению. Одна вирусная частица, попав в биореактор или на чашку Петри, может долгое время оставаться незамеченной, приводя к гибели всей культуры. До недавнего времени обнаружить заражение можно было лишь по факту полной гибели бактерий. Команда Исаева предложила решение этой вековой проблемы с помощью метагеномного анализа и искусственного интеллекта.
В ходе исследования, опубликованного в International Journal of Molecular Sciences, ученые секвенировали геном фага Т1. Анализ данных с помощью нейросети AlphaFold позволил заглянуть в так называемую «геномную темную материю» – участки ДНК с неизвестной функцией. ИИ предсказал трехмерную структуру белков вируса, что привело к неожиданному открытию. В арсенале фага был обнаружен белок с доменом SH3. Это оружие обычно используется для разрушения грамположительных бактерий, у которых клеточная стенка находится снаружи. Однако Т1 специализируется на грамотрицательной кишечной палочке (E. coli), чья клеточная стенка скрыта под внешней мембраной. Наличие этого «неправильного» инструмента делает фаг чрезвычайно агрессивным, а его точное назначение станет предметом будущих исследований.
Помимо изучения известного врага, команда описала новый штамм, получивший название KanT1. Его открыла аспирант Полина Ярема во время отпуска в родном Калининграде. Изначально образцы казались разными, но дальнейший анализ показал, что все они были заражены одним и тем же доминирующим вирусом, который и получил имя в честь символа города – философа Иммануила Канта.
Разгадка механизмов выживания и агрессии фагов Т1 открывает путь к созданию систем раннего предупреждения на производствах, позволяя защитить ценные биотехнологические процессы. Кроме того, глубокое понимание биологии этих вирусов критически важно для развития фаготерапии – метода лечения антибиотикорезистентных инфекций, где вирусы-бактериофаги используются как высокоточное оружие против супербактерий.
