فهرست مطالب
باکتری‌ها چگونه در شرایط سخت دوام می‌آورند؟
شاید شما هم شنیده باشید که امروزه انواع خاصی از باکتری‌ها می‌توانند از درمان طولانی مدت آنتی بیوتیک‌ها جان سالم به در ببرند. اما این مقاومت چگونه صورت می‌گیرد؟ آیا ساختارهایی در باکتری وجود دارد که هنوز برای ما ناشناخته‌اند؟ به تازگی دانشمندان نشان دادند که چگونه باکتری‌ها به کمک پروتئین‌ها می‌توانند در شرایط سخت محیطی زنده بمانند، اما پروتئین‌ها چه نقشی در مقاومت باکتری‌ها دارند؟
گروهی از دانشمندان به حل این معما کمک کردند. نتیجه تحقیقات نشان می‌دهند چگونه باکتری‌ها هم از طریق جهش ژن‌های خود و هم به کمک پروتئین‌ها می‌توانند در شرایط سخت محیطی زنده بمانند و احتمال ایجاد مقاومت را در برابر آنتی بیوتیک‌ها افزایش دهند.
تیم تحقیقاتی که به طور مشترک توسط دانشمندان دانشگاه یورک و دانشگاه پکن هدایت می‌شود، کشف کرد که تنش‌های محیطی با کاهش سطح ATP در داخل باکتری‌ها مرتبط است. تصور می‌شود که این کاهش ممکن است بر حلالیت پروتئین‌های سلولی تاثیر گذارد و آنها را تشویق کند تا به صورت اگروزوم (Aggresome) جمع شوند، “Aggresome” اگروزوم قطراتِ کوچکِ مایع هستند که از چندین پروتئین مختلف جمع‌شده‌اند. این جمع آوری پروتئین‌ها به شکل قطرات برای فرآیندهای اصلی سلولی ضروری است زیرا باکتری آنها را در هنگام استرس که در واقع سلول خاموش می شود، ذخیره می‌کنند و تا زمانی که مضرات محیط فروکش کند، باکتری را ایمن نگه می‌دارند و در عین حال به سلول کمک می‌کنند تا دوباره بهبود یابد.
اگروزوم را بیشتر بشناسیم!
اگروزوم زمانی تشکیل می‌شود که ظرفیت سلول برای تجزیه‌ی پروتئین‌هایی که دچار تاخوردگی اشتباه شدند، افزایش یابد. ما اگروزوم را به‌عنوان یکی از اجزای سیتوپلاسمی، بدون غشاء، دور از مرکز و حاوی پروتئین‌های یوبی‌کوئیتین‌شده و اشتباه تاخورده که توسط IF احاطه شده اند، تعریف می‌کنیم.
اگرزوم‌ها به‌جای اینکه شبیه کره‌های بی شکلی از تجمع پروتئین‌های دناتوره شده باشند، درجه سازماندهی ساختاری شگفت‌انگیزی از خود نشان دادند. درون سیتوپلاسم به جای تشکیل در مکان های تصادفی، که در مدل ساختاری “دانه” پیش‌بینی شده بود (Lansbury، 1997)، اگروزوم‌ها به طور خاص در MTOC توسط یک فرآیند منظم که به MT استفاده نشده نیاز دارد و با سازماندهی مجدد اسکلت سلولی IF همراه است، تشکیل میشوند. داده‌های ما نشان می‌دهد که پروتئین‌های مختلف، از جمله CFTR و PS1، که می‌توانند هسته اگرزومی را تشکیل دهند، ما را به این امر سوق می‌دهند که تشکیل اگروزوم یک پاسخ کلی برای سلول‌ها است و زمانی ایجاد می‌شود که ظرفیت پروتئازوم با تولید پیچ خوردگی‌های مستعدِ تجمع بالا رود. تشکیل قطرات با استفاده از میکروسکوپ نوری پیشرفته و مدل‌سازی محاسباتی، محققان نشان دادند که تشکیل قطرات توسط علم فیزیک و با “جداسازی فاز مایع-مایع” قابل توضیح است.
دانشمندان می‌گویند نیروهای جاذبه بین مولکول‌های موجود در محلول، آنها را به هم سوق می‌دهد تا مجموعه‌های نیمه پایداری را تشکیل دهند که خواص جالبی دارند و در مورد اگروزوم‌ها، تا صدها مولکول از پروتئین‌های مختلف قابل تصور است. مولکول‌های درون یک اگروزوم مانند هر مایعی آزادانه حرکت می‌کنند و با مولکول‌های دیگر خارج از اگروزوم جابجا میشوند. انها از برچسب‌های فلورسنت بر روی مولکول‌های پروتئینی اگروزوم برای ردیابی مکان آنها در سلول‌های زنده باکتری E. coli، استفاده کردند همچنین آنها از مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای تعیین اینکه چگونه جداسازی فاز مایع-مایع منجر به تشکیل قطرات اگروزوم می‌شود، استفاده کردند.
اهمیت اگروزوم‌ها
ساختارهای ثابت در باکتری‌ها مانند اندامک‌های متصل به غشاء ، به باکتری‌ها اجازه نمی‌دهند به اندازه کافی سریع به محیطی که به سرعت در حال تغییر هست پاسخ دهند زیرا ساختن و شکستن غشا و انتخاب اجزای مولکولی مجاز به ورود، به زمان نیاز دارد. خروج اگروزوم ها به دلیل عدم استفاده از غشا بر این مشکل غلبه می‌کند. در عوض، باکتری‌ها اساس جداسازی فاز در مایعات را برای کمک به زنده ماندن آنها به طور قابل توجهی، تطبیق داده اند.
طبق گفته پروفسور لینک، نویسنده ارشد تحقیقات، تنها راهی که می‌توانیم به این درک جدید دست یابیم، از طریق یک تیم بزرگ متخصصين از چنديدن رشته است و استفاده از پیشرفت‌های تیم من در تحقيقات در مورد درک عملکرد این قطرات مایع بیولوژیکی، ممکن است به ما در درمان بيماري‌ها و ايجاد داروهاي جديد کمک کند و اميد است در اينده بتوانيم پيشرفت‌هاي بيشتري داشته باشيم.
پگاه صادقی
سپیده سحر اسلامی
منابع :
