כלי חדש חושף התנהגות גנים בחיידקים

פרסומת
X-ray_Promo1


זיהומים חיידקיים גורמים למיליוני מקרי מוות מדי שנה, כשהאיום העולמי מחמיר בגלל העמידות הגוברת של החיידקים לטיפולים אנטיביוטיים. זה נובע בין השאר מהיכולת של חיידקים להפעיל ולכבות גנים כשהם חשים בשינויים סביבתיים, כולל נוכחות של תרופות. החלפה כזו מתבצעת באמצעות שעתוק, הממיר את ה-DNA בגנים לבן דודו הכימי ב-mRNA, המנחה את בניית החלבונים המרכיבים את מבנה החיידק.

פרסומת

מסיבה זו, הבנת האופן שבו מווסת ייצור mRNA עבור כל גן חיידקי היא מרכזית במאמצים להתמודד עם עמידות, אך הגישות ששימשו לחקר הרגולציה הזו עד כה היו מייגעות. במחקר חדש, מדענים חשפו טריק שעשוי להאיץ מאמצים כאלה.

חוקרים מבית הספר לרפואה של ניו יורק גרוסמן ומאוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין הראו שהדרך שבה גנים מופעלים וכיבויים בזמן שחיידקים גדלים מספקת רמזים לוויסות שלהם.

על פי מחברי המחקר, אורגניזמים מחיידקים לבני אדם גדלים כאשר התאים שלהם מתרבים על ידי חלוקה, כאשר כל תא הופך לשניים. לפני שהתאים מתחלקים, עליהם להעתיק את ה-DNA שלהם כך שלכל אחד משני תאי הבת יהיה עותק. לשם כך, מכונה מולקולרית בשם DNA פולימראז מתקתקת את שרשרת ה-DNA, קוראת ויוצרת עותק של כל גן בזה אחר זה.

פרסום מקוון 24 בינואר בכתב העת טֶבַע, המחקר מוסיף להסברים כיצד ביטוי גנים בכל הגנום מעוצב על ידי שכפול DNA במהלך גידול חיידקים. ספציפית, צוות המחקר מצא שכאשר DNA פולימראז מגיע לכל גן ספציפי, הוא משבש את השעתוק באופן שחושף את מצב הסטטוס הרגולטורי של אותו גן.

"תוצאות המחקר שלנו מראות שניתן לנצל את השכפול המתמיד של גנים במהלך מחזור התא בזמן שתאי החיידק מתרבים וגדלים כדי ללמוד על היבטים רבים של אופן הוויסות של גנים", אמר חוקר ראשי המחקר אנדרו פאונטיין, PhD, עמית מחקר פוסט-דוקטורט. ב-NYU Langone Health והמכון שלו לגנטיקה של מערכות.

"אנחנו אוהבים את האנלוגיה של האלקטרוקרדיוגרמה ברפואה", אמר איתי ינאי, החוקר הבכיר של המחקר ופרופסור במכון לגנטיקה של מערכות של NYU Langone. על ידי ניטור דפוסי פעילות חשמלית בלב, ה-ECG חושף סדרה של גלים המספקים מבט מפורט וגרפי על בריאות הלב של המטופל. באופן דומה, גלים של שינויים בשפע של mRNA בתגובה לשכפול של גן מייצרים חתימה על גרף, שהכותבים כינו את פרופיל האינטראקציה שעתוק-שכפול, או TRIP.

החוקרים הראו כיצד ניתן לקשר גלים ספציפיים לתכונות מסוימות. לדוגמה, האם גן נמצא תחת צורה מסוימת של שליטה, המכונה הדחקה, כאשר חלבון חוסם את יצירת ה-mRNA של הגן הזה. לגנים המודחקים הללו נמצאו דפוסי TRIP אופייניים עם קוצים.

"המטרה שלנו היא להבין כיצד ויסות גנים מעצב את ה-TRIPs הללו, במטרה להשתמש בהם כדי לאבחן ויסות גנים על פני כל הסט של אלפי הגנים בחיידק", הוסיף ינאי. "אנו מקווים שהחקירות הנוספות שלנו של פרופילי ביטוי גנים יציעו תובנה לגבי האופן שבו קבוצות של גנים מגיבות לשיבושים או שינויים בסביבתן".

הצוות מתכנן בשלב הבא לחקור את ה-TRIPs הספציפיים של גנים הידועים כמעורבים ביכולתם של חיידקים לגרום למחלה כדי לקבל רמזים כיצד להפריע או לעכב אותה. בסופו של דבר, הם מאמינים ששיפורים בטכנולוגיה יאפשרו להם לצלול עמוק יותר לתוך התנהגויות גנים במינים שונים של חיידקים.

המחקר החדש התאפשר בגלל התקדמות טכנולוגית במעקב אחר פעילות גנים בתאים בודדים בזמן אמת באמצעות scRNA-seq, או רצף תא בודד, ו-smFISH, קיצור של פלואורסצנטי של מולקולה בודדת במקום הכלאה.

תמיכה במימון למחקר זה ניתנה על ידי מענקים של המכונים הלאומיים לבריאות R21AI169350, R01AI143290, R01AI137336 ו-R36GM140709. תמיכה נוספת במימון הגיעה מקרן אלפרד פ. סלואן, וממלגת המחקר לתואר ראשון של ראלף או. סימונס.

מלבד פאונטיין וינאי, חוקרים נוספים של NYU Langone המעורבים במחקר זה הם Peien Jiang, Magdalena Podkowik, Bo Shopsin וויקטור טורס. חוקרים משותפים במחקר כוללים גם את טיאניו יאו, Ehsan Homaee, Yichao Guan, קווין מקדונלד ועידו גולדינג, מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין.



קישור לכתבת המקור – 2024-01-24 20:27:32

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר