دراسة جديدة تقدم آلية جديدة تستخدمها البكتيريا المعدية للتكيف بسرعة مع الإجهاد البيئي

دراسة جديدة تقدم آلية جديدة تستخدمها البكتيريا المعدية للتكيف بسرعة مع الإجهاد البيئي

قدمت دراسة جديدة بقيادة باحثين في جامعة يوتا هيلث تفاصيل آلية جديدة تستخدمها البكتيريا المعدية للتكيف بسرعة مع الإجهاد البيئي، ويمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سبب صعوبة التخلص من أنواع معينة من العدوى الشائعة، مثل المسالك البولية والتهابات مجرى الدم مثل تعفن الدم.

البكتيريا المعدية

الآلية الجديدة تغير الدقة التي تصنع بها البكتيريا البروتينات، وهي جزيئات معقدة تقوم بمعظم العمل في الخلايا، وقد تحسن هذه التغييرات فرصة البكتيريا في البقاء على قيد الحياة.

وقال الدكتور ماثيو مولفي، أستاذ علم الأمراض في جامعة يوتا هيلث: "إن فهم كيف تنجو مسببات الأمراض من المواقف العصيبة يمكن أن يكشف عن أهداف جديدة لتطوير الأدوية واللقاحات المضادة للميكروبات".

- التكيف أو الموت:

عندما تصيب البكتيريا مضيفها، فإنها تتعرض للإجهاد، مثل البيئات شديدة الملوحة أو الحمضية أو المضادات الحيوية الجديدة، التي يمكن أن تؤدي بسهولة إلى هلاك العامل الممرض، وإذا كان عامل الضغط يعيق حتى أحد المسارات الرئيسية التي تحتاجها البكتيريا للبقاء على قيد الحياة، فقد يموت السكان بالكامل.

ومع ذلك، يمكن للبكتيريا أن تتكيف، وهي قدرة تعتمد على تطور بسيط في المبادئ الأساسية للبيولوجيا.

إن كل جين يحتوي على تعليمات لصنع نوع واحد من البروتين، ثم يستخدم جزيء يسمى ناقل حمض الرنا هذه التعليمات للإشراف على إنتاج البروتينات، وفي أوقات الإجهاد، على الرغم من ذلك، يمكن أن تكون التغييرات العشوائية في العملية التي تتم بوساطة ناقل الحمض النووي طريقة سريعة بشكل خاص لتغيير مجموعة البروتينات في الخلية، وهذا يمكن أن يولد بروتينات جديدة مفيدة تساعد الكائن الحي على الازدهار.

وقال مولفي: "هناك تقدير متزايد بأن القليل من الفوضى في النظام يمكن أن يكون جيداً".

- التوقعات المتغيرة:

جاء هذا الاكتشاف مع قدر قليل من الصدفة، حيث عثر طالب دراسات عليا سابق في مختبر مولفي على إنزيم بكتيري يسمى مياA تبين أنه حساس بشكل خاص للإجهاد البيئي وأساسي في تنظيم تعبير البروتين، وفي إحدى التجارب، ابتكر نسخة من بكتيريا ممرضة بشكل خاص تفتقر إلى الجين الذي يشفر مياA.

وقال المؤلف الأول المشارك للدراسة ماثيو بلانغو، الحاصل على درجة الدكتوراه، وهو الآن قائد مجموعة بحثية صغيرة في معهد لايبنيز لأبحاث المنتجات الطبيعية و بيولوجيا العدوى في يينا، ألمانيا: "لذلك، اعتقدنا حقاً أن هذا البروتين قد يلعب دوراً مهماً في تنظيم الجينات".

لا تنمو البكتيريا التي لا تحتوي على مياA بشكل جيد ولا تسبب التهابات المسالك البولية أو تعفن الدم في الفئران، وحدث هذا أيضاً عندما تلاعب الباحثون بالبكتيريا في التعبير عن الكثير من مياA، وقال بلانغو: "يبدو أن هناك استطاعة معينة، حيث تسمح الكمية المناسبة من مياA بالاستجابة المثلى للضغط".

ونظراً لمدى سوء الأمور عندما كانت مستويات مياA غير متوازنة، قامت طالبة الدراسات العليا السابقة بريتاني فليمينغ، الحاصلة الآن على درجة الدكتوراه، والمؤلفة المشاركة في الدراسة ، بإجراء مزيد من التحقيق، واكتشفت أن التخلص من مياA تسبب في "تغيير الإطارات" العشوائي، وهو خطأ يحدث حيث يسلم الحمض النووي الريبي شفرات جينية مكونة من ثلاثة أحرف لترجمتها إلى بروتينات منفصلة بحرف واحد، وعند تغيير الإطارات في البكتيريا، كانت نتيجة هذا التحول ضعف إنتاج البروتينات المهمة وإنتاج البروتينات غير المتوقعة.

أظهرت التجارب الإضافية التي أجراها المؤلف الأول المشارك وطالب الدراسات العليا أليكسيس روزيك أن تغيير مستويات مياA يمكن أن يغير توافر المستقلبات الرئيسية التي تغذي مسارات استجابة الإجهاد المهمة الأخرى داخل البكتيريا، وتشير هذه النتائج إلى أن مياA تلعب دوراً رئيسياً في شبكة من المسارات التي يمكن أن تؤثر على مقاومة الإجهاد الممرض.

ويقول مولفي أن الخطوة التالية لمختبره هي تعلم كيف يغير الإجهاد البيئي مستويات مياA داخل البكتيريا.

وقد تمتد الآثار المترتبة على هذا البحث إلى ما هو أبعد من السيطرة على العدوى، حيث يعبر البشر عن نسخة من مياA مرتبطة ببعض أنواع السرطان وأمراض التمثيل الغذائي، وقال مولفي: "ما تعلمناه حول كيفية عمل مياA من المرجح أن يكون ذا صلة بالبحوث المتعلقة بالسرطان وغيره من الأمراض البشرية غير المعدية".

المصدر: Technology Network