حفاظت یک مکانیسم ژنتیکی از باکتری ها در برابر پاتوژن ها

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، مطالعات اخیر انجام شده در آزمایشگاه بیولوژیکی دریایی (MBL) شواهد جالبی را کشف کرده است که نشان می دهد یک مکانیسم ژنتیکی منحصر به فرد، که به عنوان عناصر بازسازنده تنوع (DGRs) شناخته می شود، ممکن است نقش مهمی در محافظت از باکتری هایی مانند Thiohalocapsa از بیماری داشته باشد. تحقیقات نشان می دهد که DGR ها تغییرات ژنتیکی جدیدی را در مکان های خاص در ژنوم باکتری ها معرفی می کنند و در نتیجه به سازگاری آنها کمک می کنند. این تغییرات اساساً ژن های مرتبط با ژن های موجود در سیستم ایمنی ارگانیسم های چند سلولی را هدف قرار می دهند، به این معنی که DGRs ممکن است پروتئین های حسگر را که باکتری ها برای دفاع در برابر پاتوژن ها استفاده می کنند، متنوع کنند.

قابل توجه است، این تحقیقات همچنین نشان داد که DGRs در باکتری ها و باستان ها تمایل دارند بر همان نوع ژن های سیستم ایمنی که در Thiohalocapsa تأثیر می گذارند، تأثیر بگذارند. این یافته هیجان انگیز به ما نگاهی به سیر تکاملی حیات، از تک سلولی تا موجودات چند سلولی پیچیده، از جمله انسان، می دهد. علاوه بر این، این مطالعه نشان داد که 82 درصد قابل توجهی از DGR ها متعلق به میکروب هایی هستند که ساختارهای همکاری چند سلولی شبیه توت های صورتی را تشکیل می دهند، با 14 ژن از 15 کل ژن هدف در Thiohalocapsa که به طور فعال در حال تنوع هستند.

این تحقیق مفاهیم عملی را برای کاربردهای مختلف شامل توده های مهندسی شده میکروب ها، مانند تصفیه خانه های فاضلاب، ارائه می دهد. این نشان می دهد که تقلید ایمنی مبتنی بر DGR از باکتری های جمعی وحشی می تواند به راه حل های مؤثرتر و پایدارتر در این زمینه ها منجر شود. پیامدها فراتر از تصفیه فاضلاب است و بر هر برنامه ای که نیاز به مهار جوامع میکروبی دارد تأثیر می گذارد.

محققان دانشگاه واگنینگن یک مکانیسم مولکولی خود تخریبی را در باکتری ها کشف کردند. این استراتژی دفاعی منحصربه فرد به یک باکتری اجازه می دهد در هنگام آلوده شدن، خود را قربانی کند و در نتیجه از سایر باکتری ها در برابر سرنوشت مشابه محافظت کند. این مکانیسم خود تخریبی بخشی از سیستم ایمنی باکتریایی CRISPR-Cas است که آنزیم هایی را فعال می کند که مولکول های زیستی ضروری را از بین می برند و به طور موثر باکتری را از درون به بیرون می کشند. دقت این سیستم تازه کشف شده CRISPR-Cas آن را به یک کاندیدای ایده آل برای توسعه تست های تشخیصی بیماری ها تبدیل می کند.

پیشرفت های اخیر علاقه ای را به استفاده از باکتریوفاژها یا فاژها برای هدف قرار دادن پاتوژن های باکتریایی و همچنین مکانیسم هایی که باکتری ها برای دفاع در برابر این تهدیدات ویروسی استفاده می کنند، افزایش داده است. رویکردهای درمانی نوآورانه برای غلبه بر سیستم های دفاعی باکتریایی، از جمله اصلاح پروفاژها و هدف گیری سیستم های CRISPR-Cas در حال ارزیابی هستند. استفاده درمانی از فاژها با پروفایل های ایمنی خوب و اثربخشی در موارد مختلف بالینی امیدوار کننده است.

یکی از مهم ترین نگرانی ها در زمینه میکروبیولوژی، تکامل سریع مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتری ها است. مطالعات نقش پاسخ SOS و مکانیسم های ترمیم DNA را در این تکامل، به ویژه در ایجاد مقاومت چند دارویی، برجسته کرده اند. پاسخ SOS یک پاسخ جهانی به آسیب DNA است که در آن چرخه سلولی متوقف می شود و ترمیم DNA و جهش زایی القا می شود. بازیگران کلیدی در این پاسخ، مانند پروتئین RecA، و مانع از ترمیم DNA در تسریع مقاومت آنتی بیوتیکی نقش دارند.

تحقیقات انجام شده در MBL و مطالعات مرتبط، مکانیسم های پیچیده ای را که باکتری ها برای دفاع از خود در برابر تهدیدات استفاده می کنند، روشن می کند. درک این مکانیسم ها نه تنها می تواند به ما در درک شگفتی های تکامل کمک کند، بلکه می تواند ما را در توسعه استراتژی های جدید برای مبارزه با بیماری ها و چالش های میکروبی در بخش های مختلف، از مراقبت های بهداشتی گرفته تا مدیریت محیط زیست، راهنمایی کند. همانطور که ما به کشف این مکانیسم های دفاعی باکتریایی ادامه می دهیم، می توانیم امیدوار باشیم که از آنها به نفع خود استفاده کنیم و دنیایی سالم تر و پاک تر ایجاد کنیم.