Search
עובדי בריאות בקהילה דוגלים באוריינות גנטית למיעוטים

פאגים משתמשים ב-DNA אנוכי כדי לתמרן את המתחרים

פיסות DNA מוזרות שנחבאו בתוך גנומים בכל ממלכות החיים מבחינה היסטורית זכו להתעלמות מכיוון שלא נראה שיש להן תפקיד בתחרות על ההישרדות. או כך לפחות חשבו החוקרים.

חלקי ה-DNA הללו נודעו כ"אלמנטים גנטיים אנוכיים" מכיוון שהם קיימים, עד כמה שידעו מדענים, כדי פשוט להתרבות ולהפיץ את עצמם, ללא כל תועלת לאורגניזמים המארחים שלהם. הם נתפסו כטרמפיסטים גנטיים שהועברו ללא משמעות מדור לדור.

מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו סיפק ראיות חדשות לכך שאלמנטים מסוג DNA כאלה אולי לא כל כך אנוכיים אחרי הכל. במקום זאת, נראה שהם משפיעים במידה ניכרת על הדינמיקה בין אורגניזמים מתחרים.

בפרסום בכתב העת Science, חוקרים מבית הספר למדעי הביולוגיה חקרו יסודות גנטיים אנוכיים בבקטריופאג'ים (פאגים), וירוסים הנחשבים לאורגניזמים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ. להפתעתם, חוקרים גילו שאלמנטים גנטיים אנוכיים הידועים כ"אינטרונים ניידים" מספקים למארחי הנגיפים שלהם יתרון ברור כאשר הם מתחרים עם וירוסים אחרים: הפאג'ים ניצלו אינטרונים ניידים בנשק כדי לשבש את יכולת ההתרבות של וירוסי הפאג המתחרים.

זו הפעם הראשונה שאלמנט גנטי אנוכי הוכח כמעניק יתרון תחרותי לאורגניזם המארח שאליו פלש. להבנה שאלמנטים גנטיים אנוכיים אינם תמיד 'אנוכיים' גרידא יש השלכות רחבות יותר להבנה טובה יותר של התפתחות הגנום בכל ממלכות החיים".

אריקה בירקהולץ, שותפה לכותבת מחקר, פוסט-דוקטורט במחלקה לביולוגיה מולקולרית, אוניברסיטת קליפורניה סן דייגו

לפני עשרות שנים ביולוגים ציינו את קיומם של יסודות גנטיים אנוכיים אך לא הצליחו לאפיין שום תפקיד שהם ממלאים בסיוע לאורגניזם המארח לשרוד ולהתרבות. במחקר החדש, שהתמקד בחקירת פאג'ים "ג'מבו", החוקרים ניתחו את הדינמיקה כאשר שני פאגים מדביקים יחד תא חיידקי בודד ומתחרים זה בזה.

הם בחנו מקרוב את האנדונוקלאז, אנזים המשמש ככלי לחיתוך DNA. האנדונוקלאז מהאינטרון הנייד של פאג אחד, כך הראו המחקרים, מפריע לגנום של הפאג המתחרה. לכן, האנדונוקלאז נחשב כעת ככלי לחימה מאחר שהוא תועד חותך גן חיוני בגנום הפאג' המתחרה. זה מחבל ביכולתו של המתחרה להרכיב כראוי את הצאצאים שלו ולהתרבות.

"אנדונוקלאז האינטרון הנשקף הזה נותן יתרון תחרותי לפאג הנושא אותו", אמר Birkholz.

החוקרים אומרים כי הממצא חשוב במיוחד במירוץ החימוש האבולוציוני בין וירוסים בשל התחרות המתמדת בהדבקה משותפת.

"הצלחנו לשרטט בבירור את המנגנון שנותן יתרון וכיצד זה קורה ברמה המולקולרית", אמר הסטודנט לתואר שני במדעי הביולוגיה צ'ייס מורגן, המחבר הראשון של המאמר. "חוסר ההתאמה הזה בין אלמנטים גנטיים אנוכיים הופך ללוחמה מולקולרית".

תוצאות המחקר חשובות שכן נגיפי הפאג' מופיעים ככלי טיפולי במאבק נגד חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה. מכיוון שרופאים פורסים "קוקטיילים" של פאג' כדי להילחם בזיהומים במשבר ההולך וגדל הזה, המידע החדש צפוי להיכנס לפעולה כאשר ייושמו ריבוי פאג'ים. הידיעה שפאג'ים מסוימים משתמשים באלמנטים גנטיים אנוכיים ככלי נשק נגד פאג'ים אחרים יכולה לעזור לחוקרים להבין מדוע שילובים מסוימים של פאג'ים עשויים שלא להגיע למלוא הפוטנציאל הטיפולי שלהם.

"הפאג'ים במחקר זה יכולים לשמש לטיפול בחולים עם זיהומים חיידקיים הקשורים לסיסטיק פיברוזיס", אמר פרופסור למדעי הביולוגיה ג'ו פוגליאנו. "ההבנה כיצד הם מתחרים זה בזה תאפשר לנו להכין קוקטיילים טובים יותר לטיפול בפאג'ים."

מחברי המאמר הם: אריקה בירקהולץ, צ'ייס מורגן, תומס לאולין, רבקה לאו, איימי פריצ'רד, סחנה רנגרג'אן, גבריאל מזה, ג'ינה לי, אמילי ארמברוסטר, סרגיי סוסלוב, קיט פוגליאנו, ג'סטין מאייר, אליזבת וילה, קווין קורבט וג'ו. פוגליאנו.

המחקר המפורט במחקר המדע מומן על ידי מענק יוזמת פתוגנים מתעוררים מהמכון הרפואי הווארד יוז, המכון הלאומי לבריאות (R01- GM129245 ו-R35 GM144121) והקרן הלאומית למדע (מענק MRI NSF DBI 1920374).

דילוג לתוכן