ארסנל חבוי חשוף: לגילוי ההפתעה יש פוטנציאל אנטיבקטריאלי גדול

מחקר פורץ דרך חושף מנגנון ויסות חדש בחלבוני הפאג, הפותח אפיקים חדשים להבנת מנגנוני הגנה של חיידקים ופיתוח טיפולים מבוססי פאג.

תגלית מפתיעה אפשרה התקדמות משמעותית במאבק בחיידקים מסוכנים. קבוצה בינלאומית של מדענים, בראשות פרופסור פיטר פינרן מאוניברסיטת אוטגו, חקרה חלבון ספציפי המופעל על ידי פאג'ים, שהם וירוסים שמדביקים חיידקים.

מחקר על מרוץ החימוש המיקרוסקופי הזה בין חיידקים ופאג'ים חשוב מכיוון שהוא יכול להוביל לחלופות לאנטיביוטיקה. פורסם בכתב העת הבינלאומי היוקרתי טֶבַעהמחקר ניתח שימוש בפאג'ים של חלבון בעת ​​פריסת אנטי-CRISPR, השיטה שלהם לחסימת מערכת החיסון של חיידקים CRISPR-Cas.

המחבר הראשי ד"ר נילס בירקהולץ, מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה של Otago, אומר שהבנת האופן שבו הפאג'ים מתקשרים עם חיידקים היא צעד חשוב בדרך לשימוש בפאג'ים נגד פתוגנים חיידקיים בבריאות האדם או בחקלאות.

"באופן ספציפי, אנחנו צריכים לדעת על מנגנוני ההגנה, כמו CRISPR, שחיידקים משתמשים בהם כדי להגן על עצמם מפני זיהום בפאג', לא שונה מהאופן שבו אנו משתמשים במערכת החיסונית של הגוף שלנו נגד וירוסים, וכיצד הפאג'ים יכולים לסתור את ההגנות הללו. לדוגמה, אם אנו יודעים כיצד הפאג'ים הורגים חיידק מסוים, זה עוזר לזהות פאג'ים מתאימים לשימוש כחומרים אנטי-מיקרוביאליים. ליתר דיוק, חשוב להבין כיצד הפאג'ים שולטים בארסנל ההגנה הנגדית שלהם, כולל אנטי-CRISPR, לאחר זיהום – עלינו להבין כיצד הפאג'ים מווסתים את הביטוי של גנים שימושיים במאבקם נגד חיידקים", הוא אומר.

גילוי של תחום חלבון רב תכליתי

המחקר גילה עד כמה פאג'ים צריכים בזהירות לפרוס את האנטי-CRISPR שלהם.

"כבר ידענו שלחלבון פאג מסוים יש חלק, או תחום, שנפוץ מאוד בחלבונים רבים המעורבים בוויסות גנים; ידוע שהתחום הזה של helix-turn-helix (HTH) מסוגל לקשר DNA רצפים באופן ספציפי, ובהתאם להקשר, יכולים להפעיל או לכבות גן. מה שמצאנו הוא שתחום ה-HTH של חלבון זה הרבה יותר תכליתי ומציג מצב רגולטורי שלא היה ידוע קודם לכן. הוא יכול להשתמש בתחום הזה כדי לא רק לקשור DNA, אלא גם שלו RNA תעתיק, המולקולה הפועלת כמתווך בין רצף ה-DNA לבין האנטי-CRISPR המקודד בו. מכיוון שהחלבון הזה מעורב בוויסות הייצור של אנטי-CRISPR, זה אומר שלוויסות הזה יש שכבות נוספות – זה קורה לא רק דרך מנגנון הקישור של ה-DNA, אלא גם דרך המנגנון החדש שגילינו לקשירת ה-RNA שליח".

פרופסור פינרן אומר שלממצא עשויות להיות השלכות גדולות על ההבנה של ויסות גנים.

"פתירת הרגולציה המורכבת במפתיע היא התקדמות חשובה בכל הנוגע להבנה כיצד פאגים יכולים להתחמק מהגנת CRISPR-Cas ולהרוג חיידקי מטרה במגוון יישומים. התגלית מרגשת במיוחד עבור הקהילה המדעית מכיוון שהיא מראה מנגנון ויסות חדש במשפחה שנחקרה היטב של חלבונים. תחומי HTH נחקרו ביסודיות מאז שהתגלו בתחילת שנות ה-80, אז בתחילה חשבנו שהחלבון שלנו יפעל בדיוק כמו כל חלבון אחר עם תחום HTH – הופתענו מאוד כאשר חשפנו את אופן הפעולה החדש הזה. לממצא הזה יש פוטנציאל לשנות את האופן שבו השדה רואה את התפקוד והמנגנון של תחום החלבון הקריטי והנפוץ הזה, ויכול להיות לו השלכות גדולות על ההבנה שלנו של ויסות גנים", הוא אומר.