חוקרי וירג'יניה טק למדו כיצד חיידקים מתפעלים מולקולות כדי להדביק את האורגניזם המארח.
דניאל קאפלוטו וצוות המחקר שלו גילו את המנגנון שבאמצעותו הפתוגן החיידקי Shigella flexneri, הגורם הסיבתי של דיזנטריה, מתמרן את הפעילות המולקולרית כדי להבטיח את הישרדותו נגד ההגנות הטבעיות של המארח שלו. הממצאים שלהם פורסמו לאחרונה ב מִבְנֶהיומן Cell Press התומך בגישה פתוחה.
אסטרטגיית זיהום זו עשויה להיות מופעלת על ידי חיידקים אחרים, מה שהופך את המחקר הזה לבסיס פוטנציאלי להבנת המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס זיהומים חיידקיים שונים."
דניאל קאפלוטו, פרופסור חבר למדעי הביולוגיה
על ידי הבנת האופן הספציפי שבו מתקדם חיידק טיפוסי, החוקרים יכולים לכוון בצורה מדויקת יותר לאמצעי מניעה שיפריעו לתהליך זה.
כדי לשרוד, חיידקים מדביקים מארח על ידי שכפול עצמם, הדבקת תאים ואז יציאה מאותם תאים נגועים. דוגמה אופיינית לתהליך זה נראית ב-Shigella flexneri, חיידק המועבר דרך מים או מזון מזוהמים ומכוון לרירית המעי.
לפי Capelluto, דיזנטריה נפוצה במדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית, במיוחד בקרב ילדים מתחת לגיל 5, והיא אחראית ל-160,000 מקרי מוות ברחבי העולם מדי שנה.
"פתוגנים כמו חיידקים מדביקים תאים והם משנים את חילוף החומרים או את ההתנהגות של התא שהם מדביקים כדי להתכונן לפלישה שלהם", אמרה Capelluto, שלוחה למכון למדעי החיים של פראלין. "החיידקים משחררים חבורה של חלבונים שונים, והחלבונים האלה מתחילים לבלבל את המארח כדי לוודא שהחיידקים יכולים לשרוד תחת הסביבה העוינת".
חלבונים חיידקיים משבשים את ההומאוסטזיס, או האיזון, של חילוף החומרים במארח, מה שגורם לסביבה חומצית ומייצר כמות גדולה של שומנים הנמצאים בדרך כלל בעקבות בתא המארח.
באורגניזם בריא, חלבונים מסוימים, TOM1 ו-TOLLIP, משרתים את הפונקציה של אספקת חלבוני ממברנה שאינם נחוצים עוד לצורך פירוק. עם זאת, כאשר מופרעים על ידי זיהום חיידקי ובתנאים חומציים, TOM1 ואולי גם TOLLIP נספגים תוך תאי על ידי קישור לליפיד המיוצר חיידקית, מה שמקדם את הישרדות התא הנגוע כך שהחיידק יכול להתקדם במחזור ההדבקה שלו.
"באמצעות כלים ביוכימיים וביופיזיים ברזולוציה גבוהה, זיהינו את אתר הקישור של השומנים ב-TOM1 והראנו ראיות לכך שמנגנון זה מונע מ-TOM1 את התפקוד הרגיל שלו", אמר Capelluto.
איתור האתר שבו מתרחשת הקישור הקריטי הוא יסודי להבנת נתיב זיהום חיידקי זה, ויש לו פוטנציאל לספק תובנות לפירוק מסלולי זיהום חיידקיים אחרים.
בהמשך, Capelluto שואפת להמשיך את המחקר הזה ברמה אחרת.
"זה יהיה נחמד לעשות איזשהו מחקרים ברמה הסלולרית, וזה מה שאנחנו מתכננים לעשות בהמשך", אמר קאפלוטו.
צוות המחקר של Virginia Tech של Capelluto כלל את החברים הבאים:
- Wen Xiong '20, Ph.D. במדעי הביולוגיה
- טיפאני ג'י רואץ' '24, Ph.D. במדעי הביולוגיה
- ניקולס בול Ph.D הנוכחי. סטודנט לביוכימיה
- מריה קורלוקה, Ph.D. סטודנט בתכנית לתואר שני בביולוגיה מולקולרית ותאית
- ג'וזפין בייר 23' בננו-רפואה
- אן מ. בראון, פרופסור חבר לביוכימיה
