باکتری‌های بیماری‌زا چگونه در روده رشد و تقویت می‌شوند؟

به گزارش مجله خبری نگار/برنا - پژوهشی تازه که به رهبری محققان دانشگاه لیورپول انجام شده نشان می‌دهد باکتری‌های بیماری‌زا چگونه با ساخت بخش‌های کوچک پروتئینی موسوم به میکروکامپارتمان‌های Eut توانایی هضم اتانول‌آمین (یک ماده مغذی رایج در روده) را پیدا می‌کنند.

این میکروکامپارتمان‌ها نقش حیاتی در رشد و بیماری‌زایی باکتری‌ها دارند و شناخت چگونگی تشکیل آنها می‌تواند مسیر جدیدی برای طراحی دارو‌های ضدباکتری ارائه دهد.

مطالعه که در نشریه Science Advances منتشر شده، توالی دقیق رخداد‌ها و تعاملات پروتئینی لازم برای شکل‌گیری این میکروکامپارتمان‌ها را آشکار کرده است.

محققان با استفاده از ترکیبی از میکروسکوپی فلورسانس فوق‌رزولوشن، مهندسی ژنتیک، زیست‌شناسی ساختاری، آزمایش‌های بیوشیمیایی و مدل‌سازی محاسباتی نقش پروتئین‌های سازنده میکروکامپارتمان‌های Eut در سالمونلا را ترسیم کردند.

با بررسی باکتری‌هایی که در پروتئین‌های خاص دچار جهش شده بودند، پژوهشگران برای اولین بار کلید‌های اصلی و فرآیند‌های گام‌به‌گام تشکیل این بخش‌ها را شناسایی کردند. نتایج نشان داد که ساخت میکروکامپارتمان با پوسته پروتئینی آغاز می‌شود و سپس آنزیم‌های لازم برای تجزیه اتانول‌آمین داخل این پوسته بسته‌بندی می‌شوند.

پروتئینی به نام EutQ نقش حیاتی در این فرآیند ایفا می‌کند و به‌عنوان یک اتصال مولکولی عمل می‌کند تا آنزیم‌ها به درستی در داخل پوسته قرار گیرند. بدون وجود EutQ، شکل‌گیری میکروکامپارتمان مختل می‌شود و رشد باکتری به شدت کاهش می‌یابد.

مطالعه همچنین نشان داد آنزیم‌های داخل این بخش‌ها مانند قطره‌های مایع رفتار می‌کنند و با حرکت و تعاملات دینامیک خود، بهره‌وری متابولیکی باکتری‌ها را افزایش می‌دهند.

اتانول‌آمین که محصول فرعی تخریب غشای سلولی است، یک منبع فراوان کربن و نیتروژن برای بسیاری از باکتری‌های بیماری‌زا از جمله سالمونلا محسوب می‌شود.

منگرو یانگ، نویسنده اول مقاله از مؤسسه زیست‌شناسی سامانه‌ها مولکولی و تلفیقی دانشگاه لیورپول گفت: پیش‌تر می‌دانستیم باکتری‌ها برای هضم امن و کارآمد اتانول‌آمین این بخش‌ها را می‌سازند، اما تحقیقات ما مراحل مولکولی دقیق این فرآیند را نشان می‌دهد. مشاهده جزئیات مولکولی و نقش تراکم‌های پروتئینی دینامیک در ساختار و عملکرد این ارگانل‌ها بسیار هیجان‌انگیز است.

لو-نینگ لیو، نویسنده مسئول، افزود: این مطالعه درک ما از مکانیسم‌های شکل‌گیری میکروکامپارتمان‌های باکتریایی را به‌طور قابل توجهی پیش می‌برد و می‌تواند راه‌های جدیدی برای اختلال در متابولیسم و عفونت باکتری‌ها ارائه دهد. این یافته‌ها نه‌تنها در زمینه استراتژی‌های ضدباکتری، بلکه در کاربرد‌های زیست‌شناسی سنتزی نیز مفید خواهد بود.

تیم پژوهشی قصد دارد بررسی کند که این مکانیسم‌های شکل‌گیری در سایر باکتری‌های مرتبط با سلامت انسان چگونه عمل می‌کنند و همچنین تعاملات پروتئینی در سطح اتمی را تحلیل و راه‌های ایجاد اختلال یا بازمهندسی این سیستم‌ها برای کاربرد‌های پزشکی را آزمایش کنند.