כמה מובילי ממברנות חיידקים פועלים כמעט כמו מעליות משא כדי להעביר חומרים דרך קרום התא אל פנים התא. הטרנספורטר עצמו משתרע על קרום החיידק. כמו מלגזה, חלבון מסיס מחוץ לחיידק מעביר את החומר ל"מעלית" ופורק שם את המטען שלו. מעלית המשא מעבירה אותו אל פנים התא, כלומר לקומה אחרת. חוקרים מבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB) ואוניברסיטת בון, בשיתוף עם צוות מאוניברסיטת יורק, חקרו כעת את האינטראקציה בין הטרנספורטר לחלבון קושר המצע המסיס שלו. מעניין, הם מתאימים בדיוק אחד לשני במהלך תהליך ההובלה. מכיוון שזה קורה מהר מאוד, החוקרים למעשה "חסמו" את המעלית על ידי הכנסת עוגנים ספציפית, מה שנקרא גשרי דיסולפיד. זה איפשר להם להוכיח שרק ה"מלגזה" העמוסה מתאימה ל"מעלית" אם היא בקומה הנכונה. זה הופך את התחבורה ליעילה באמת. המחקר פורסם כעת בכתב העת "Nature Communications".
כמו כל התאים, גם חיידקים מוקפים בקרום תא. שכבה דקה זו של שומנים סוגרת את חומרי הזנה, החומר הגנטי וחלבוני התא. עם זאת, חומרים מסוימים חייבים להיות מסוגלים לעבור דרך הממברנה. למשל, חומרים המסייעים לפתוגנים להתחמק מהתגובה החיסונית של גוף האדם. לשם כך, חיידקים פתוגניים כגון Haemophilus influenzae יש מה שנקרא טרנספורטרים פריפלסמיים בלתי תלויים ב-ATP (TRAP). יש להם שני תחומים טרנסממברניים גמישים מאוד המשתרעים על דופן התא. הפתוגן Haemophilus influenzae משתמש בטרנספורטר TRAP כדי להעביר חומצה סיאלית מסביבתה אל פנים התא, אשר לאחר מכן משולבת בדופן התא החיידקי. מולקולת הסוכר הקטנה נפוצה מאוד ברקמה אנושית.
ברגע שהיא נטמעת בדופן התא החיידקי, החומצה הסיאלית פועלת כמו כובע הסוואה עבור החיידקים. זה מאפשר להם להסתתר ממערכת החיסון שלנו כי זה גורם להם להיראות דומים לרקמות הגוף עצמו".
PD ד"ר Gregor Hagelueken מהמכון לביולוגיה מבנית ב-UKB
הוא גם חבר באזור המחקר הטרנס-תחומי (TRA) "חיים ובריאות" ובאשכול המצוינות החיסונית באוניברסיטת בון.
חלבון תופס חומר כמו מלכודת זבובים ונוס
טרנספורטר ה-TRAP נתמך על ידי חלבון קושר סובסטרט נוסף (SBP), המחפש חומצה סיאלית מחוץ לממברנה החיידקית. ברגע ש"מלגזה" זו מצאה מולקולת סוכר, ה-SBP משנה את צורתה וקושר את החומצה הסיאלית בחוזקה. "ניתן להשוות את תהליך הקישור הזה לסגירה של מלכודת זבובים ונוס", אומר פיליפ הנדריקס, אחד הכותבים הראשונים של המחקר ודוקטורנט במכון לביולוגיה מבנית באוניברסיטת בון.
זה זמן רב נחשד שהטרנספורטר TRAP מזהה את הצורה הסגורה של החלבון קושר המצע. לכן החוקרים בון חקרו אם הפתיחה והסגירה של ה-SBP והתנועה כלפי מעלה ומטה של טרנספורטר ה-TRAP אכן קשורים זה לזה. מכיוון שהתנועות הללו מהירות מאוד, הצוות של Hagelueken השתמש במה שמכונה הנדסת דיסולפיד, כלי ביוטכנולוגי מיוחד, כדי לחסום את הטרנספורטר. "נעלנו את ה'מעלית' בקומות שונות, כביכול – בתוך התא או בחוץ", אומר הסופר הראשון ד"ר מרטין פיטר. הוא היה חוקר פוסט-דוקטורט במכון לביולוגיה מבנית וכיום הוא חוקר באוניברסיטת היידלברג.
מעלית משא חיידקית נראית לעין עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי
בשיתוף פעולה עם המעבדה של פרופ' ד"ר אולריך קוביצצ'ק במכון קלאוזיוס לכימיה פיזיקלית ותיאורטית באוניברסיטת בון, הצליחו החוקרים לשלב את הטרנספורטר TRAP בממברנות מלאכותיות. באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי של מולקולה אחת, הם הצליחו לצפות במדויק על הקישור בין טרנספורטר ה-TRAP ל"מלגזה" וכך לצפות בהם בשידור חי בעבודה. "הניסויים שלנו הראו שהתנועות של ה-SBP ושל המעלית הטרנסממברנית אכן קשורות זו לזו", אומר הסופר הראשון יאן א. רולנד, חוקר פוסט-דוקטורט במכון קלאוזיוס באוניברסיטת בון. לפיכך, ה-SBP במצבו הסגור נקשר באופן מועדף למעלית הממברנה הפונה פנימה וה-SBP ה"פתוח" לטרנספורטר ה-TRAP הפונה החוצה. "התובנות החדשות הללו על מנגנון הטרנספורטר עשויות לסייע בעתיד לפתח אנטיביוטיקה שתבטיח שהמעליות של החיידקים נתקעות. זה ישים קץ למשחק המחבואים ומערכת החיסון שלנו עלולה להשמיד את החיידקים. ביתר קלות", מסכם Hagelueken מ-UKB.
