Zamislite da postoje strelice koje su smrtonosne kada se ispaljuju na neprijatelje i istovremeno bezopasne ako padnu na prijatelje. Da su stvarne, takvo bi oružje promijenilo način ratovanja. No, nešto poput ovih strelica već uistinu postoji i one se koriste u borbi, ali na drugačijim bojnim poljima, bitno različitih veličina. To se oružje naziva tailocinima, a stvarnost u kojoj djeluju ponekad je čudnija fikcije.

Igle na opruzi

"Tailocini su izuzetno jaki proteinski nanostrojevi koje stvaraju bakterije", objašnjava Vivek Mutalik iz Berkeley Laba. On proučava tailocine i fage, viruse koji zarazuju bakterije. "Izgledaju poput faga, ali nemaju kapsidu, 'glavu' faga koja sadrži virusnu DNK i replikacijski stroj. Dakle, oni su poput igle na opruzi koja sjeda na ciljnu stanicu, probija se kroz staničnu membranu praveći rupu u citoplazmi, nakon čega stanica gubi svoj sadržaj i kolabira."

Širok je spektar bakterija sposobnih proizvesti tailocine, a čini se da to čine pod stresom. Tailocine nazivaju bakterijskim navodećim raketama jer su ubojiti samo za određene sojeve; čini se da ih bakterije koriste za nadmetanje sa svojim suparnicima.  

Bakterije, kaže Mutalik, stradavaju ako proizvode tailocine, baš kao što bi se to dogodilo kad bi se zarazile stvarnim virusom faga jer šiljasti nanostrojevi probijaju kroz membranu stanice. No, tailocini ciljaju samo određene sojeve, štedeći ostale stanice. Znanstvenici vide što se događa, ali još uvijek ne razumiju kako se ovaj fenomen događa u prirodi. Ne znaju točno ni kako funkcionira ubodna igla tailocina.

Alternativa tradicionalnim antibioticima

Mutalik i njegovi kolege iz Biosciences Lab Berkeley Laba žele pomoću tailocina proučiti mikrobiome. Drugi bi pak tailocine koristili kao alternativu tradicionalnim antibioticima koji neselektivno brišu korisne sojeve zajedno s lošima i sve su neučinkovitiji zbog sve veće otpornosti bakterija na lijekove.

U svom najnovijem radu istraživači s Berkeleyja istražili su genetske osnove i fizičke mehanizme koji upravljaju načinom na koji tailocini napadaju određene sojeve. Proučili su i genetske sličnosti i razlike između proizvođača tailocina i njihovih ciljnih sojeva.

Nakon što su ispitali 12 sojeva bakterija u tlu za koje se zna da koriste tailocine, biolozi su pronašli dokaze da razlike u lipopolisaharidima, molekulama na bazi masti i šećera pričvršćenim na vanjske membrane, mogu odrediti je li neki soj usmjeren na određeni tailocin.

Snimanje procesa na atomskoj razini

Bakterije koje su proučavali žive u okruženju siromašnom resursima pa je istraživače zanimalo kako se koristie tailocinima u borbi za opstanak. Znanstvenici mogu potaknuti bakterije da tailocine proizvode u laboratoriju i lako mogu umetnuti gene u kultubilne sojeve za masovnu proizvodnju, što će biti korisno ako želimo unositi tailocine u lijekove.

No, još se ne zna kako bakterije raspoređuju tailocine u svom prirodnom okruženju te kako i zašto  pojedini sojevi ciljaju mete poput profesionalnih ubojica. 

Ekipa s Berkeleyja provodi dodatne studije kako bi otkrili mehanizme djelovanja tailocina. Pomoću naprednih uređaja za snimanje žele napravili snimke cijelog procesa na atomskoj razini. Medicinski potencijal tailocina je ogroman, a saznanja o tome kako mikrobi komuniciraju dobrodošla su i u ekološkim procesima poput sekvestracije ugljika i prerade dušika.