Yerusəlim İbrani Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Bakteriyalardan təmizlənmiş eCIS hissəciklərinin ötürücü elektron mikroskop şəkilləri. Müəllif: Zhiren Wang

Viruslar Yer üzündəki demək olar ki, hər canlı orqanizmə hücum edir. Bunu etmək üçün onlar hədəf hüceyrələrin səthindəki reseptorları tanıyan və onlara bağlanan yüksək ixtisaslaşmış zülallara əsaslanırlar ki, bu da daimi təkamülü idarə edən molekulyar silahlanma yarışıdır. İndi isə Yerusəlim İbrani Universitetinin Kənd Təsərrüfatı, Qida və Ətraf Mühit Fakültəsinin professoru Asəf Levinin rəhbərliyi ilə Nature Communications jurnalında dərc olunan yeni bir araşdırma bu təkamül yaradıcılığının nə qədər irəli gedə biləcəyini ortaya qoyur.

Doktorant tədqiqatçı Nimrod Naçmias, Pekindəki NHC Patogenlərin Sistem Biologiyası Açar Laboratoriyasındakı professor Penq Jiangın laboratoriyasından olan əməkdaşlar Zhiren Wang və Xiao Feng ilə birlikdə bir neçə il ərzində bakteriyalar tərəfindən istifadə edilən reseptor bağlayan zülalların geniş və əvvəllər gizli repertuarını aşkar etdi. Bu zülalların çoxu viruslardan, bitkilərdən, göbələklərdən və hətta heyvanlardan götürülmüşdü.

Bakteriyalar tərəfindən yenidən istifadə edilən viral miras

Kəşfin mərkəzində bakteriofaq quyruqlarından əldə edilən mürəkkəb, virusa bənzər molekulyar maşınlar olan hüceyrədənkənar yığılma inyeksiya sistemləri (eCIS) durur. Viruslar bu strukturlardan hüceyrələri yoluxdurmaq üçün istifadə etsə də, bir çox bakteriya onları həşəratlar kimi rəqib orqanizmlərə və ehtimal ki, rəqib mikroblara qarşı yerləşdirərək toksin çatdırma cihazları kimi yenidən istifadə edib.

Tədqiqatçılar izah edirlər ki, “eCIS-lər virus silahlarına bənzəyir, lakin onlar artıq bakteriya həyatına tam inteqrasiya olunublar. Onlardan yalnız indi başa düşməyə başladığımız ekoloji döyüşlərdə istifadə olunur. Müəyyən bakteriyalara öz DNT-sini yeridən bir virusun (bakteriofaq) necə bakteriya alətinə çevrildiyini və müxtəlif hüceyrələrə zülal toksinləri yeritdiyini müşahidə etmək heyrətamizdir.”Zülal yeridilməzdən əvvəl quyruq liflərindən istifadə edərək mühəndislik eCIS-in (qırmızı oxlar) bağlandığı insan hüceyrələrini göstərən ötürücü elektron mikroskop şəkli. Müəllif: Zhiren Wang

Uzun müddətdir davam edən bir sirrin açılması

İllərdir ki, tədqiqatçılar eCIS-lərin hədəflərini tanımaq üçün virus sünbül zülallarına bərabər olan xüsusi reseptor bağlayan zülallara etibar etdiyindən şübhələnirdilər. Lakin bu zülalları müəyyən etmək olduqca çətin oldu.

Koronavirus sünbül zülalı kimi, quyruq lifli zülallar adlanan bu reseptor bağlayan zülal domenləri də molekulyar silahlanma yarışı kimi müəyyən edilən hədəflərinə çatmaq üçün son dərəcə sürətlə inkişaf edir və daim formasını dəyişir. Ənənəvi axtarış metodları onları dəfələrlə aşkar edə bilmədi.

Bunun öhdəsindən gəlmək üçün komanda minlərlə genomda bu çətin genləri müəyyən edə bilən yeni bir hesablama alqoritmi hazırladı.

Nəticə göz qabağında idi.

Tədqiqatçılar, 1069 bakteriya və arxeal növündə 2585 eCIS gen operonu daxilində kodlanmış 3445 eCIS quyruq lifli zülal müəyyən etdilər ki, bu da öz növünün ən əhatəli kataloqudur.

Həddindən artıq sürücü üzərində təkamül

Tədqiqat eCIS quyruq liflərinin iki fərqli hissədən ibarət olduğunu ortaya qoydu:

• lifi eCIS hissəciyinə bağlayan qorunan “lövbər” domeni və
• hansı hüceyrə növlərinin hədəf alına biləcəyini müəyyən edən yüksək dərəcədə dəyişkən reseptor bağlama domeni.

Struktur proqnozlaşdırma vasitələrindən istifadə edərək, komanda bu zülalları 1177 fərqli domen qat ailəsinə təsnif etdi və bunların bir çoxunun bakterial və ya ökaryotik hüceyrələrin səthində şəkərlərə və zülallara bağlandığı proqnozlaşdırılır.

Diqqətəlayiq haldır ki, genetik dəlillər göstərir ki, bu domenlərin çoxu yalnız digər bakteriya və viruslardan deyil, həm də bitkilərdən, göbələklərdən və heyvan immun sistemlərinin komponentlərindən üfüqi gen ötürülməsi yolu ilə əldə edilmişdir. Üfüqi gen ötürülməsi bakteriyalarda geniş yayılmış bir hadisədir. Lakin, bu qədər müxtəlif ökaryotlardan bir spesifik genə (müxtəlif mikrobların quyruq lifli geni) belə tez-tez gen əldə edilməsi təbiətdə nadir haldır.

Tədqiqatçılar deyirlər ki, “Bu, steroidlər üzərində sürətləndirilmiş təkamüldür. Bakteriyalar əsasən bioloji dünyadan faydalı bağlayıcı alətlər üçün nümunə götürür və onları yenidən istifadə edir.”

Kəşfdən nümayişə qədər

Bu tapıntıların real həyatda təsirlərinin olub-olmadığını yoxlamaq üçün tədqiqatçılar qrip və qızılca viruslarından ən çox bilinən reseptor bağlayan zülal olan hemaqlütininə bənzəyən Paenibacillus eCIS-dən namizəd quyruq lifini seçdilər. Daha doğrusu, onun insan hüceyrələrinə bağlana biləcəyini fərz etdilər.

Onlar yeni müəyyən edilmiş bu liflə təchiz edilmiş ximerik eCIS hissəciyini hazırladılar və göstərdilər ki, o, digər hüceyrə tiplərini qoruyarkən insan THP-1 monosit kimi hüceyrələrə bağlana və zülallar yeridə bilər.

Əlavə təcrübələr göstərdi ki, insan hüceyrə səthlərində olan bir şəkər olan D-mannoza, xaricdən əlavə edildikdə bağlanmanı qismən bloklayaraq əsas reseptor kimi çıxış edə bilər.

Elektron mikroskopiya görüntüləri, molekulyar yüklərini çatdırmazdan bir neçə dəqiqə əvvəl insan hüceyrələrinə yapışan virusa bənzər hissəcikləri əks etdirir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Böyüyən biotexnoloji sərhəd

Komanda, bir neçə startap da daxil olmaqla, digər qrupların da mühəndislik eCIS sistemlərini araşdırdığını vurğulasa da, bu kəşfin miqyası gələcək tətbiqlər üçün mövcud olan alətlər dəstini əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir. Bu iş minlərlə təbii olaraq təkamül etmiş reseptor bağlayan zülalları aşkar edir və bunlar nəticədə dərmanları, fermentləri və ya digər terapevtik molekulları müəyyən hüceyrə tiplərinə çatdırmaq üçün istifadə edilə bilər.

Gələcək kəşfiyyat üçün xəritə

Texnoloji vədlərindən əlavə, tədqiqat fundamental bioloji suallar da ortaya qoyur.

Tədqiqatçılar əlavə edirlər ki, “Bu sistemlərin bir çoxunun təbiətdə nə etdiyi barədə hələ də çox az şey bilirik. Hansı hüceyrələri hədəf alırlar? Hansı şəraitdə yerləşdirilirlər? Bu kataloq bizə ilk dəfə olaraq bu suallara cavab verməyə başlamaq üçün xəritə verir.”

Bakterial genomlarda gizlənmiş reseptor bağlayan domenlərin fövqəladə müxtəlifliyini aşkar etməklə, İbrani Universitetinin rəhbərliyi ilə aparılan tədqiqat qədim virus maşınlarının həyatı necə formalaşdırmağa davam etdiyini və təbiətin həllərinin növbəti nəsil biotibbi alətlərə necə ilham verə biləcəyini vurğulayır.

Nəşr detalları

Nimrod Nachmias və digərləri, Hüceyrədənkənar yığılma inyeksiya sistemlərində reseptor bağlayan domenlərin hərtərəfli kataloqu, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68710-y

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

bakteriyalarviruslarbakteriologiyavirusologiyaEv sahibi Mikrob Qarşılıqlı ƏlaqələrEv sahibi-patogen qarşılıqlı təsirləriİmmunitetdən yayınmaMolekulyar MimikriyaEv Sahibinin XüsusiyyətiGenomlar

Yerusəlim İbrani Universiteti tərəfindən təmin edilir