کاشفی جدید براه ویروس‌ها آنها بدن را تماشا می کنند!

ویروس ها بر بدن میزبان نظارت می کنند تا زمان مناسب برای تکثیر و تخریب سلول های میزبان را بیابند.

بر اساس این گزارش، یک مطالعه جدید نشان می دهد که ویروس ها از اطلاعات محیط اطراف خود برای تصمیم گیری در مورد اینکه چه زمانی در بدن میزبان محکم بنشینند، چه زمانی تولید مثل کنند، چه زمانی منفجر شوند و سلول های میزبان را بکشند، استفاده می کنند. این تحقیق پیامدهایی برای توسعه داروهای ضد ویروسی دارد.

«ایوان اریل» استاد علوم زیستی دانشگاه مریلند در بالتیمور و یکی از محققان این پروژه گفت: توانایی یک ویروس در حس محیط اطراف خود از جمله عناصر تولید شده توسط میزبان، لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه می کند. به تعامل بین ویروس و میزبان در حال حاضر ویروس ها از این قابلیت به نفع خود استفاده می کنند، اما شاید در آینده بتوانیم از آن به ضرر خود استفاده کنیم.

این موضوع تصادفی نیست

این تحقیق مدرن بر روی باکتریوفاژها متمرکز بود. ویروس هایی که باکتری ها را آلوده می کنند اغلب فاژ نامیده می شوند. فاژهای مورد بررسی تنها زمانی می توانند میزبان خود را آلوده کنند که سلول های باکتری دارای زائده های خاصی به نام “پیلی” و “فلاژلا” باشند که به حرکت و جفت شدن باکتری کمک می کند. باکتری ها پروتئینی به نام “CtrA” تولید می کنند که تولید این زائده ها را کنترل می کند. این تحقیق جدید نشان می‌دهد که بسیاری از فاژهای مرتبط دارای الگوهایی در DNA خود هستند که پروتئین CtrA می‌تواند به آن‌ها متصل شود و به آنها مکان‌های اتصال می‌گویند. آریل گفت: فاژی که به پروتئینی که توسط میزبانش تولید می شود متصل می شود غیرمعمول است.

شگفت آورترین نکته این بود که آریل و “الیا ماسکولو”، محقق ارشد این پروژه، از طریق تجزیه و تحلیل دقیق ژنوم کشف کردند که این مکان های اتصال منحصر به یک فاژ یا حتی یک گروه منحصر به فرد از فاژها نیستند. بسیاری از گونه‌های فاژهای مختلف دارای مکان‌های اتصال CtrA بودند، اما همه آن‌ها نیاز داشتند که میزبان با پیلی یا قورباغه آلوده شود. آنها به این نتیجه رسیدند که این موضوع نمی تواند تصادفی باشد.

Арил гавить: توانایی نظارت بر سطوح CtrA از طریق چندین تکامل با استفاده از فاژهای مختلف که باکتری های مختلف را آلوده می کنند، ایجاد شده است. هنگامی که گونه های مرتبط ویژگی مشابهی را نشان می دهند، به آن «تکامل همگرا» می گویند و نشان می دهد که این ویژگی قطعاً مفید است.

زمان بندی همه چیز است

اولین فاژی که در آن محققان مکان های اتصال CtrA را شناسایی کردند، گروه خاصی از باکتری ها به نام “Colobacterales” را آلوده می کند. کلوباکتری ها گروهی از باکتری ها هستند که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند زیرا به دو شکل وجود دارند. یک شکل که آزادانه در اطراف شنا می کند و یک شکل که به سطح می چسبد. گروه اول دارای لکه های زرد و زرد هستند، اما گروه دوم اینگونه نیستند. در این باکتری ها، CtrA چرخه سلولی را تنظیم می کند و تعیین می کند که آیا یک سلول به طور مساوی به دو نوع سلول مشابه تقسیم می شود یا به طور نامتقارن تقسیم می شود تا یک سلول از شکل اول و یک سلول از شکل دوم تولید شود.

آریل گفت: از آنجایی که فاژها فقط می توانند سلول های گروه اول را آلوده کنند، تنها زمانی که سلول های زیادی برای آلوده کردن وجود دارد ترک میزبان برای آنها مفید است. به طور کلی، کلوباکتری ها در محیط های فقیر از نظر مواد مغذی زندگی می کنند و بسیار پراکنده هستند، اما زمانی که محیط مناسبی ایجاد می کنند، سلول های گروه دوم تغییر شکل یافته و تکثیر می شوند.

وی افزود: فرضیه این است که فاژها سطح CtrA را که در طول چرخه زندگی سلول بالا و پایین می‌شود، کنترل می‌کنند تا بفهمند چه زمانی سلول در حال تغییر است و در آن نقطه سلول را از هم جدا می‌کنند، زیرا تعداد زیادی از سلول ها در نـــــــــــــــــــة آنها آنجا خواهند بود تا آلوده شوند.

استماع

روش تأیید این فرضیه پیچیده و بسیار دشوار است. بنابراین بخشی از این تحقیق جدید نبود. در هر صورت، آریل و همکارانش امیدوارند در آینده به این موضوع بپردازند. با این حال، آنها هیچ توضیح قابل قبول دیگری برای تکثیر مکان های اتصال CtrA در بسیاری از فاژهای مختلف نمی بینند، که همه آنها برای آلوده کردن میزبان خود به رنگ زرد و زرد نیاز دارند. محققان خاطرنشان کردند که موضوع جالب تر است، پیامدهای ویروس هایی که سایر موجودات، حتی انسان ها را آلوده می کنند.

آریل ادامه داد: همه چیزهایی که در مورد فاژها و استراتژی های تکاملی آنها می دانیم نشان داده است که آنها به ویروس هایی تبدیل می شوند که گیاهان و حیوانات را آلوده می کنند. بنابراین، اگر فاژها به صحبت میزبان خود گوش دهند، ویروس هایی که بر انسان تأثیر می گذارند، مطمئناً همین کار را خواهند کرد.

چند نمونه مستند دیگر از فاژها وجود دارد که محیط خود را به روش‌های جالبی بررسی می‌کنند، اما هیچ کدام شامل فاژهای مختلف نمی‌شود که از استراتژی مشابهی علیه میزبان‌های باکتریایی استفاده می‌کنند.

آریل افزود: این تحقیقات جدید نشان می دهد که فاژها به آنچه در سلول اتفاق می افتد گوش می دهند که در این مورد از نظر رشد سلولی است، اما من پیش بینی می کنم که نمونه های بیشتری در راه است.

آریل خاطرنشان کرد که اعضای آزمایشگاه او در حال حاضر جستجو برای گیرنده های دیگر مولکول های تنظیم کننده باکتری در فاژ را آغاز کرده اند و در حال یافتن آنها هستند.

روش های نوین درمانی

آریل گفت: نکته کلیدی تحقیق من این است که ویروس از سلول‌های هوشمند برای تصمیم‌گیری استفاده می‌کند و اگر این تصادف در باکتری‌ها اتفاق بیفتد، تقریباً در گیاهان و حیوانات نیز رخ می‌دهد، زیرا اگر این یک استراتژی تکاملی منطقی باشد، تکامل، او آن را کشف خواهد کرد و از آن بهره خواهد برد.

برای مثال، یک ویروس حیوانی ممکن است بخواهد بداند که در چه نوع بافتی قرار دارد یا پاسخ ایمنی میزبان به عفونت چقدر قوی است تا استراتژی خود را برای بقا و تولید مثل بهینه کند. اگرچه ممکن است فکر کردن در مورد تمام اطلاعاتی که ویروس ها می توانند جمع آوری کنند و احتمالاً از آنها برای بیمار کردن ما استفاده کنند ناراحت کننده باشد، اما این اکتشافات راه را برای درمان های جدید هموار می کند.

آریل افزود: اگر در حال تولید داروی ضد ویروسی هستید و می دانید که ویروس به سیگنال خاصی گوش می دهد، ممکن است بتوانید ویروس را فریب دهید. در هر صورت این نتیجه هنوز خیلی فاصله دارد. ما تازه شروع به درک این موضوع کرده‌ایم، اینکه ویروس‌ها چقدر فعالانه ما را تماشا می‌کنند، چگونه بر آنچه در اطرافشان اتفاق می‌افتد نظارت می‌کنند و بر اساس آن تصمیم می‌گیرند. این شگفت انگیز است.