חיידקים משתמשים בעמילואידים כשריון מולקולרי כנגד טורפים

עמילואידים ידועים אולי בעיקר כמניע מפתח למחלת אלצהיימר.

החלבונים האמורפיים, שנמצאו בכל גוף האדם, נדבקים בתאי עצב כמו פלאק, חונקים את תפקודם ותורמים לשלל מחלות ניווניות.

על פי נתוני מחקר חדש באוניברסיטת קולורדו בולדר שפורסם החודש בכתב העת טֶבַע, חלבונים אלה המותאמים ביותר משמשים גם תפקיד קריטי לחיידקים בסביבתנו, ומאפשרים להם להילחם ב"חיידקים טורפים אחרים ".

הסופר הבכיר אהרון וויטלי, עוזר פרופסור במחלקה לביוכימיה, אמר כי "גילינו שחיידקים סביבנו משתמשים בעמילואידים כחליפה מולקולרית של שריון.

על ידי הבנה טובה יותר כיצד חיידקים מגנים על עצמם מפני איומים, מדענים יכלו בסופו של דבר לפתח כלים חדשים להרוג מיקרובים שצומחים משליטה במקומות כמו בתי חולים ומתקני עיבוד מזון, אמר. מחקר כזה יכול גם להציע תובנה חדשה כיצד פועלת מערכת החיסון האנושית.

הרבה מהמכונות הסלולריות המרכיבות את מערכת החיסון שלנו מקורן למעשה בחיידקים לפני מיליארד פלוס שנים. אם נוכל להבין כיצד חיידקים משתמשים בגנים אלה, אנו יכולים להבין טוב יותר כיצד בני אדם משתמשים בהם גם ואולי להפוך את הידע הזה לטיפולים חדשים. "

אהרון וויטלי, עוזר פרופסור, המחלקה לביוכימיה, אוניברסיטת קולורדו בולדר

מלחמה בין באגים

בשנים האחרונות הקהילה המדעית התעניינה יותר ויותר כיצד חיידקים נלחמים בנגיפים, או פאגים. מחקר כזה הוביל למצב של גנים זוכים בפרס נובל, CRISPR.

פחות תשומת לב הוקדשה לאופן בו חיידקים נלחמים ב"חיידקים טורפים "משלהם.

עבור המחקר החדש, וויטלי ועמיתו הפוסט -דוקטורט חנה לדבינה אפס על חיידק טורף חסר רחמים במיוחד שנקרא Bdellovibrio bacteriovorusו Beter הידוע בשם "Bdello" (מבוטא Dell-O), הקניבל המיקרוביאלי מתעופף את דרכו בתוך מינים חיידקים אחרים, ומפיל את חומרי התזונה שלהם עד שהם רעבים למוות-ואז שוחים להרוס שוב.

Bdello נמצאים בכל מקום מהמקלחת שלך לנחל השכונתי שלך לפה שלך.

"הם בדרך כלל לא מזיקים לבני אדם, אך הם קטלניים לחיידקים שגורמים לנו להיות חולים", אמר וויטלי. "אֲפִילוּ א. קולי צריך לדאוג לתפוס אחד מחיידקים טורפים אלה. "

חוכמה קונבנציונאלית קבעה כי בדלו הם, למעשה, בלתי מנוצחים, עם חיידקים אחרים חסרי אונים למדי להילחם בהם. (זה הפך את Bdello למועמד המועדף על המאמצים המתעוררים להילחם בחיידקים בעיות עם חיידקים.)

אבל וויטלי תהה: האם כמה חיידקים מקיימים מאבק נגד חיידקים טורפים כאלה ומנצחים?

ואם כן, איך?

שריון עשוי עמילואיד

כדי לגלות, צוות המחקר התחיל בצביעת אוסף עצום של אקזוטי א. קולי זנים ממקורות שונים ברחבי העולם, כולל מעי לטאה, דרכי השתן של חולה בשוודיה ובדגימות SCAT של נמרים וקנגורואים.

ואז הם משחררים את Bdello על החיידקים האלה.

"פוצצנו משם," אמר ויטלי. "גילינו שכשליש מהזנים היו למעשה עמידים בפני Bdello."

בבדיקות שלאחר מכן באמצעות מיקרוסקופ היי-טק, הצוות יכול היה לראות כיצד נלחמו זנים עמידים.

התמונות הראו בבירור כי הזנים העמידים ציפו את עצמם לחלוטין בסוג של חלבון עמילואיד הנקרא Curli, שהוא דומה אך לא זהה לעמילואידים הגורמים למחלת אלצהיימר.

במחקרי מעקב המשתמשים ברצף גנטי, הצוות מצא כי חיידקים השתמשו ב Curli כדי להילחם גם נגד חיידקים טורפים אחרים.

"אנו טוענים כי אותם מאפיינים שהופכים את העמילואידים לבעיה לבני אדם-העובדה שהם עמידים וקשה לפרק אותם לחליפת שריון אידיאלית לחיידקים, בהם הם משתמשים כדי להתגונן מפני מגוון רחב של איומים", אמר וויטלי.

הכירו את האויב שלכם

המחקר מציע גם כי חיידקים מגייסים עמילואידים לפיתוח ביו-פילמים-השכבות הדקיקות של חיידקים עמידים הנמשכים על מכשירים בבית חולים, שתלים רפואיים, מכונות תעשייתיות ומשטחים אחרים, זיהום גידול וחלקים מאשרים.

כיום, דרך נפוצה להיפטר מביופילם היא לגרד אותו.

אולם וויטלי חושד כי Bdello וזנים אחרים של חיידקים טורפים עשויים פיתחו כלים גנטיים או אנזימים ייחודיים המסוגלים להתפורר במגן נוקשה ולפרק ביופילם.

"בכל מקום בו האורגניזמים נלחמים, קורה חדשנות ביוכימית", אמר.

הוא ועמיתיו פועלים כעת לקבוע מה יהיו כלים מפני מגן אלה, בתקווה שניתן יהיה לשתף פעולה בהם כדי לפתח דרכים חדשות להילחם בהתנגדות לאנטיביוטיקה או מחלות מונעות עמילואיד כמו אלצהיימר.

כאשר החיידקים בסביבתנו דו קרב, הוא יצפה.

"אם נוכל להבין מה הופך את השריון הזה לכל כך עמיד ומה כמה חיידקים טורפים עושים כדי לעקוף אותו, זה יכול להיות בעל כל מיני השלכות על בריאות האדם", אמר.