به گزارش صدای شهر باکتریها با وجود اندازه کوچکشان، از مکانیسمهای دفاعی بسیار پیچیدهای برای مقابله با ویروسها (فاژها) بهره میبرند.
به گزارش scitechdaily یکی از شناختهشدهترین این ابزارها سیستم CRISPR-Cas۹ است که امروزه بهعنوان فناوری اصلاح ژن پیشرفته، حتی تأیید FDA را نیز دریافت کرده است. اما پژوهش تازهای که در مجله Science منتشر شده، از ابزاری جدید و بسیار مؤثر در این سامانه پرده برداشته است.
دانشمندان دانشگاه راکفلر و مرکز سرطان مِموریال اسلون کترینگ به رهبری لوسیانو مرافینی و دینشا پاتل، در تلاش برای شناسایی اجزای ناشناخته سیستم ایمنی باکتریایی، موفق به کشف پروتئین جدیدی از گروه موسوم به CARF effectors شدهاند که آن را Cat۱ نامگذاری کردند.
پروتئینی با ساختار پیچیده و عملکرد قاطع
برخلاف سازوکار آشنای CRISPR-Cas۹ که با تشخیص و بریدن ماده ژنتیکی ویروسی عمل میکند، Cat۱ با هدف قرار دادن مولکولی کلیدی در متابولیسم سلول آلوده، محیطی نامساعد برای ویروس ایجاد میکند.
طبق یافتهها این پروتئین از طریق اتصال به پیامرسانهای مولکولی خاصی به نام cA۴ فعال میشود و پس از فعالسازی، مولکولی حیاتی به نام NAD+ را در سلول تجزیه میکند. کاهش سطح NAD+ باعث توقف رشد سلول آلوده میشود و در نتیجه ویروس نمیتواند تکثیر یابد و به سایر سلولها گسترش پیدا کند.
کریستین باکا، دانشجوی دوره دکتری در آزمایشگاه مرافینی و یکی از نویسندگان اصلی مقاله در اینباره میگوید: «وقتی مقدار کافی از NAD+ تجزیه شود، سلول وارد حالت توقف رشد میشود و ویروس از تکثیر بازمیماند. در واقع، این واکنش نوعی ایمنی جمعی برای جمعیت باکتریها فراهم میکند.»
تفاوتهای ساختاری چشمگیر Cat۱ با سایر پروتئینهای ایمنی
بررسیهای دقیق ساختاری با میکروسکوپ الکترونی کرایو (Cryo-EM) توسط پوجا ماجومدر، پژوهشگر فوقدکتری در آزمایشگاه پاتل، نشان داده که Cat۱ دارای ساختاری فوقالعاده پیچیده است.
این پروتئین بهصورت دایمر (دوگانه) فعال میشود و تحت تأثیر پیامرسانهای cA۴، به یکدیگر میچسبند و رشتههایی بلند تشکیل میدهند که NAD+ را درون ساختارهای چسبناک خود به دام میاندازند. پس از تجزیه NAD+ سلول دیگر قادر به انجام عملکردهای حیاتیاش نیست.
ماجومدر توضیح میدهد: «فیلامنتهای Cat۱ بهگونهای طراحی شدهاند که نهتنها متابولیتها را به دام میاندازند، بلکه خودشان نیز بهشکل مارپیچهای سهگوش و سپس پنجگوش آرایش مییابند. هدف نهایی این ساختارها هنوز بهطور دقیق مشخص نیست.»
سلاحی مستقل در میدان نبرد میکروبی
در سیستمهای نوع سوم CRISPR معمولاً چند فعالیت همزمان برای ایجاد ایمنی دیده میشود. اما بهگفته پژوهشگران، بیشتر باکتریهایی که ژن Cat۱ را دارند، بهنظر میرسد فقط از همین یک پروتئین برای دفاع خود بهره میبرند؛ مسئلهای که این ابزار را بسیار منحصربهفرد میکند.
مرافینی با اشاره به یافتههای تازه میگوید: «ما اکنون میدانیم که CARF effectors مثل Cat۱ بسیار مؤثرند و جلوی تکثیر ویروسها را میگیرند. اما هنوز بخش زیادی از نحوه عملکرد دقیق آنها برای ما ناشناخته است. ادامه این مسیر پژوهشی میتواند درهای جدیدی در درک ایمنی میکروبی بگشاید.»
کشف Cat۱ بهعنوان یک عنصر دفاعی جدید در سیستمهای ایمنی باکتریایی، گواه دیگری بر تنوع و پیچیدگی ابزارهای زیستی در طبیعت است. این پروتئین نهتنها استراتژی متفاوتی برای مبارزه با ویروسها ارائه میدهد، بلکه ساختار بیسابقه آن امکان ایدهپردازیهای تازهای را در زمینه طراحی سامانههای مصنوعی ایمنی یا حتی استفادههای نوین در زیستفناوری فراهم میآورد.
انتهای پیام/
[ad_2]
Source link