חוקרים מאוניברסיטת סאו פאולו (USP) בברזיל גילו 45 רעלים חדשים המיוצרים על ידי סלמונלה חיידקים, שחלקם קשורים לזיהומים הנישאים במזון. המחקר נערך במרכז למחקר בביולוגיה של חיידקים וחיידקים (B3 RIDC) ופורסם בכתב העת PLOS ביולוגיה. הוא מראה כי חומרים אלו פועלים בעיקר בתחרות בין מיקרואורגניזמים על שטח ומשאבים. המחקר גם מצביע על כך שחומרים אלו עשויים לעורר השראה לפיתוח אנטיביוטיקה חדשה, מחקרים מעמיקים עם בני אדם ויישומים ביוטכנולוגיים בעתיד.
ה-B3 הוא אחד ממרכזי המחקר, החדשנות וההפצה (RIDCs http://cepid.fapesp.br/en) הנתמכים על ידי FAPESP.
כדי לחקור את הארסנל המיקרוסקופי המשמש את הפתוגן, הצוות ניתח נתונים גנטיים ממנו סלמונלה ומערכת ההפרשה מסוג VI שלו (T6SS), שהיא מערכת דמוית חנית שהחיידק משתמש בה כדי להחדיר אפקטורים, כמו רעלנים המפריעים לתפקוד של תאים אחרים, לסביבה או ישירות למיקרואורגניזמים מתחרים. בעזרת כלים חישוביים, הצוות ניתח את החומר הגנטי של 6,165 דגימות מ-149 סרוברים שונים של סלמונלה אנטריקהזיהוי רעלים פוטנציאליים והשוואת רצפים בין חיידקים שונים. הם גם הסיקו את הפונקציות שלהם על סמך קווי דמיון לחלבונים ידועים.
בסך הכל זוהו 128 סוגי רעלנים, 45 מהם היו שונים מאוד מכל רעלן ידוע ומעולם לא תוארו על ידי המדע. "תוצאה זו מרמזת שמגוון הרעלים והאנטי-טוקסינים החיידקיים ברחבי העולם הוא גבוה מאוד, כאשר זנים חדשים צצים או חורגים באופן קיצוני מגרסאות קשורות ידועות", מסביר רובסון פרנסיסקו דה סוזה, מנהיג קבוצת הביואינפורמטיקה במעבדה למבנה חלבון ואבולוציה ב-USP, חוקר ב-B3 RIDC, ואחד מהמחקרים.
המולקולות שזוהו פועלות בדרכים שונות. חלקם מתחרים עם חיידקים אחרים, בעוד שאחרים משפיעים על תאים אוקריוטיים, כולל אלו של פטריות, שמרים, אצות ואפילו יונקים. "ייתכן שחלקם ממלאים תפקיד ישיר בזיהומים בבני אדם, אבל כדי לאשר את ההשערה הזו, נצטרך לזהות איזה זן נושא את הגנים המכוונים לאאוקריוטים ולהעריך באופן ניסיוני את השפעתם על תאים וזיהום", מציין החוקר.
גיוון זה בא לידי ביטוי גם בהתפלגות המשפיענים שהתגלו בין השונים סלמונלה קבוצות. המאמר מראה שלכל קבוצה יש שילוב ייחודי של מולקולות המופרשות על ידי ה-T6SS. זה מצביע על כך שהחיידק בוחר ושומר על גורמים ספציפיים על סמך לחצים סביבתיים. "ההתפתחות של מערכות אלו והמגוון הזה מונעות הן על ידי ריקומבינציה של גנים, המתרחשת לעתים קרובות כדי ליצור והפעלת רעלים חדשים, והן על ידי ברירה טבעית, אשר, בתרחיש של קונפליקט ביולוגי, מעוררת מרוץ חימוש בין חיידקים", קובע סוזה.
הנתונים גם מצביעים על כך סלמונלה לתת-קבוצות שנאספו מסביבות טבעיות יש מספר רב יותר של אפקטורים מאלה שנאספו מחולים. זה מצביע על כך שמגוון הרעלנים גדל בהקשרים עם מגוון גדול יותר של מתחרים. "זה קורה מכיוון שככל שצצים אתגרים וייבים חדשים, המיקרואורגניזם צריך לפתח כלים חדשים כדי להצטיין במחלוקות האלה על משאבים", מסביר החוקר.
לדברי סוזה, ממצאים אלו אמורים לשפר את ההבנה שלנו לגבי אסטרטגיות תחרות חיידקים ולסלול את הדרך ליישומים קליניים וביוטכנולוגיים חדשים. "ייתכן שאפילו יהיו לנו בקשות שאנחנו עדיין לא יכולים לצפות מראש", הוא צופה. "אנחנו מאמינים בכך משום שחלק מהעבודות הקודמות שלנו הראו שחלבונים אוקריוטיים חשובים מקורם מרעלנים חיידקיים", הוא מוסיף ומדגיש את הפוטנציאל של תרכובות אלו בהקשרים ביולוגיים שונים.
סוזה מדגיש כי התחום רחוק מלהיות מיצוי. "חיידקים כמו סלמונלה, אצינטובקטר ואורגניזמים אחרים עדיין מציעים הזדמנויות להבין את תפקידם של רעלים אלה באינטראקציות אקולוגיות", הוא קובע."אנו ממשיכים להשקיע בפיתוח תוכנה וצינורות כדי להפוך את סוג הניתוח הזה לאוטומטי ולהרחיב את החקירה לשושלות חדשות, כגון ארכאות וחיידקים פחות מוכרים, המציגים הזדמנויות רבות עוד יותר לגילוי מסוג זה." הוא מסכם.
