מחקר חדש מגלה כי לוירוסים עשויים להיות "עיניים ואוזניים" עלינו: ליכולת שנמצאה לאחרונה, הנרחבת של כמה וירוסים לנטר את סביבתם יכולה להיות השלכות על פיתוח תרופות אנטי-ויראליות

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


מחקר חדש בהובלת UMBC ב גבולות במיקרוביולוגיה מציע כי וירוסים משתמשים במידע מהסביבה שלהם כדי "להחליט" מתי לשבת חזק בתוך המארחים שלהם ומתי להתרבות ולפרוץ החוצה, והורגים את התא המארח. לעבודה יש ​​השלכות על פיתוח תרופות אנטי-ויראליות.

היכולת של וירוס לחוש את סביבתו, כולל אלמנטים המיוצרים על ידי המארח שלו, מוסיפה "רובד נוסף של מורכבות לאינטראקציה הנגיפית-מארח", אומר איבן אריל, פרופסור למדעי הביולוגיה ומחבר בכיר במאמר החדש. נכון לעכשיו, וירוסים מנצלים את היכולת הזו לטובתם. אבל בעתיד, הוא אומר, "נוכל לנצל את זה לרעתם".

לא צירוף מקרים

המחקר החדש התמקד בבקטריופאג'ים – וירוסים שמדביקים חיידקים, המכונה לעתים קרובות פשוט "פאגים". הפאג'ים במחקר יכולים להדביק את המארח שלהם רק כאשר לתאי החיידק יש נספחים מיוחדים, הנקראים פילי ופלאגלה, שעוזרים לחיידקים לנוע ולהזדווג. החיידקים מייצרים חלבון בשם CtrA השולט מתי הם יוצרים את הנספחים הללו. המאמר החדש מראה שלפאגים רבים תלויי תוספת יש דפוסים ב-DNA שלהם שבהם חלבון CtrA יכול להיצמד, הנקראים אתרי קשירה. פאג שיש לו אתר קישור לחלבון המיוצר על ידי המארח שלו הוא יוצא דופן, אומר אריל.

עוד יותר מפתיע, אריל והסופרת הראשונה של העיתון אליה מסקולו, דוקטור. סטודנט במעבדה של אריל, גילה באמצעות ניתוח גנומי מפורט שאתרי הקישור הללו אינם ייחודיים לפאג אחד, או אפילו לקבוצה אחת של פאגים. לסוגים רבים ושונים של פאג'ים היו אתרי קישור CtrA – אבל כולם דרשו מהמארחים שלהם להיות פילי ו/או פלגלה כדי להדביק אותם. זה לא יכול להיות צירוף מקרים, הם החליטו.

היכולת לנטר רמות CtrA "הומצאה מספר פעמים במהלך האבולוציה על ידי פאגים שונים שמדביקים חיידקים שונים", אומר אריל. כאשר מינים קרובים רחוקים מפגינים תכונה דומה, זה נקרא אבולוציה מתכנסת – וזה מצביע על כך שהתכונה בהחלט שימושית.

תזמון הוא הכל

קמט נוסף בסיפור: הפאג הראשון שבו צוות המחקר זיהה אתרי קישור של CtrA מדביק קבוצה מסוימת של חיידקים בשם Caulobacterales. Caulobacterales הם קבוצה נחקרת במיוחד של חיידקים, מכיוון שהם קיימים בשתי צורות: צורה "נחילית" השוחה סביב בחופשיות, וצורה "גבעולית" הנצמדת למשטח. לנחילים יש פילי/פלאגלה, ולגבעולים אין. בחיידקים אלה, CtrA מווסת גם את מחזור התא, וקובע אם תא יתחלק באופן שווה לשניים נוספים מאותו סוג תא, או יתחלק בצורה א-סימטרית כדי לייצר נחיל אחד ותא גבעול אחד.

מכיוון שהפאגים יכולים להדביק רק תאים נחילים, זה האינטרס שלהם רק לפרוץ החוצה מהמארח שלהם כאשר יש הרבה תאים נחילים זמינים להדבקה. בדרך כלל, Caulobacterales חיים בסביבות דלות חומרים מזינים, והם מפוזרים מאוד. "אבל כשהם מוצאים כיס טוב של מיקרו-גידול, הם הופכים לתאי גבעול ומתרבים", אומר אריל, ובסופו של דבר מייצר כמויות גדולות של תאים נחילים.

אז, "אנחנו משערים שהפאג'ים עוקבים אחר רמות CtrA, שעולות ויורדות במהלך מחזור החיים של התאים, כדי להבין מתי התא הנחיל הופך לתא גבעול והופך למפעל של נחילים", אומר אריל, "ו בשלב זה, הם פרצו את התא, כי עומדים להיות נחילים רבים בקרבת מקום להדביק."

מקשיב פנימה

למרבה הצער, השיטה להוכחת השערה זו היא עתירת עבודה וקשה ביותר, כך שזה לא היה חלק מהמאמר האחרון – אם כי אריל ועמיתיו מקווים להתמודד עם השאלה הזו בעתיד. עם זאת, צוות המחקר לא רואה שום הסבר הגיוני אחר לשגשוג של אתרי קישור CtrA על כל כך הרבה פאגים שונים, שכולם דורשים פילי/פלג'לה כדי להדביק את המארחים שלהם. מעניינות עוד יותר, הם מציינים, הן ההשלכות על וירוסים שמדביקים אורגניזמים אחרים – אפילו בני אדם.

"כל מה שאנחנו יודעים על פאגים, כל אסטרטגיה אבולוציונית שהם פיתחו, הוכח כמתורגם לנגיפים שמדביקים צמחים ובעלי חיים", הוא אומר. "זה כמעט נתון. אז אם הפאג'ים מקשיבים למארחים שלהם, הווירוסים שמשפיעים על בני אדם יעשו את אותו הדבר."

ישנן עוד כמה דוגמאות מתועדות של פאגים המנטרים את סביבתם בדרכים מעניינות, אבל אף אחת לא כוללת כל כך הרבה פאגים שונים המשתמשים באותה אסטרטגיה נגד כל כך הרבה מארחים חיידקיים.

מחקר חדש זה הוא "ההדגמה הראשונה בהיקף רחב שפאג'ים מקשיבים למה שקורה בתא, במקרה זה, במונחים של התפתחות תאים", אומר אריל. אבל עוד דוגמאות בדרך, הוא צופה. כבר, חברי המעבדה שלו החלו לחפש קולטנים למולקולות מווסתות אחרות של חיידקים בפאג'ים, הוא אומר – והם מוצאים אותם.

אפיקים טיפוליים חדשים

המוצא העיקרי מהמחקר הזה הוא ש"הנגיף משתמש באינטליגנציה תאית כדי לקבל החלטות", אומר אריל, "ואם זה קורה בחיידקים, זה כמעט בוודאות קורה בצמחים ובבעלי חיים, כי אם זו אסטרטגיה אבולוציונית שהגיונית, האבולוציה תגלה אותו ותנצל אותו".

לדוגמה, כדי לייעל את האסטרטגיה שלו להישרדות ולשכפול, נגיף בעל חיים עשוי לרצות לדעת באיזה סוג רקמה הוא נמצא, או עד כמה חזקה התגובה החיסונית של המארח לזיהום שלו. למרות שזה עשוי להיות מטריד לחשוב על כל המידע שווירוסים יכולים לאסוף ואולי להשתמש כדי לגרום לנו להיות חולים יותר, הגילויים האלה גם פותחים אפיקים לטיפולים חדשים.

"אם אתה מפתח תרופה אנטי-ויראלית, ואתה יודע שהנגיף מקשיב לאות מסוים, אז אולי אתה יכול לרמות את הנגיף", אומר אריל. עם זאת, זה במרחק של כמה צעדים. לעת עתה, "אנחנו רק מתחילים להבין באיזו צורה פעילה של וירוסים יש עיניים עלינו – איך הם עוקבים אחר מה שקורה סביבם ומקבלים החלטות על סמך זה", אומר אריל. "זה מרתק."



קישור לכתבת המקור – 2022-09-23 22:30:37

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר