تهدف الدكتورة ليفنات أبريات غورنو وفريقها المختبري في معهد ميغيل للأبحاث العلمية التطبيقية، إلى تطبيق المعرفة التي تم الحصول عليها وتحسين مجموعة متنوعة من الإنزيمات مثل تلك التي تحطم جزيئات الاتصال بين البكتيريا بشكل فعال، كعلاج ضد البكتيريا المسببة للأمراض والإنزيمات التي تحطم الملوثات البيئية
اليوم، يمكن تعلم الكثير من الأبحاث حول مسارات تطور الإنزيمات على مدى ملايين السنين، من خلال التنبؤ بتسلسل الأسلاف القدماء وتوصيف هذه الإنزيمات القديمة. تهدف الدكتورة ليفنات أبريات-جورنو وفريقها المختبري في معهد ميغيل للأبحاث العلمية التطبيقية، إلى تطبيق المعرفة التي تم الحصول عليها وتحسين مجموعة متنوعة من الإنزيمات مثل تلك التي تحطم جزيئات الاتصال بين البكتيريا بشكل فعال، كعلاج ضد البكتيريا المسببة للأمراض والإنزيمات التي تحطم الملوثات البيئية.
تعمل الدكتورة ليفنات أفريات غورنو كرئيسة لمجموعة بحثية تتناول استخدام الإنزيمات لأغراض التكنولوجيا الحيوية والبيئية في معهد ميغيل للأبحاث العلمية التطبيقية، وتقوم بالتدريس في الكلية الأكاديمية تل حاي في أقسام العلوم.
خلال سنوات البحث التي أجرتها الدكتورة أبريات جورنو، حددت عائلة جديدة من الإنزيمات التي تعمل على تفكيك الجزيئات التي تفرزها البكتيريا، هذه الجزيئات تسمح للبكتيريا "بالتواصل" مع بعضها البعض. وقد وجد الدكتور أبريات جورنو أن هذه الإنزيمات، التي كانت موجودة منذ ملايين السنين في البكتيريا، مرتبطة تطوريًا بإنزيم "جديد" فعال جدًا في تفكيك المبيدات الحشرية التي صنعها الإنسان منذ حوالي خمسين عامًا. هكذا ركز الدكتور جيورنو-أبريات على أسئلة مثل "كيف مرت الإنزيمات الموجودة اليوم في الطبيعة بالتطور والتكيف الأمثل لتفكيك المادة التي يصنعها الإنسان؟" ما هي الآليات التي تمكن من تطوير إنزيمات جديدة؟ كيف يمكن إعادة إنتاج مثل هذه العمليات التطورية في المختبر وما الذي يؤثر عليها؟" وفي مختبر عالم البلورات البروفيسور كولين جاكسون في الجامعة الوطنية الأسترالية ANU، تعلمت مراقبة العلاقة بين البنية ثلاثية الأبعاد للإنزيمات ودورها، في سياق تطوري، بهدف فهم كيفية التغيير في يؤدي تسلسل البروتين إلى تغير بنيوي يتجلى في تغير في الوظيفة على طول مسار تطوري معين. تم الحصول على إجابة الأسئلة المذكورة أعلاه من خلال إعادة بناء المسار التطوري "العكسي" - من إنزيم معاصر إلى إنزيم قديم. هذا هو مشروع بحثي بقيادة الدكتور جيورنو-أبريات، والذي يتناول تصميم الإنزيمات التي تعمل بشكل فعال على تفكيك المبيدات الحشرية التي لا تزال تستخدم في الزراعة، لمعالجة بقايا المبيدات الحشرية الضارة، الموجودة في الخضروات والفواكه أو تلك. تشكل تلوثاً في البيئة المائية أو في التربة. تم تسجيل براءة اختراع بشأن تسلسل الطفرات وبراءة اختراع مؤقتة بشأن عملية تغليف الإنزيمات. يتم تمويل هذا المشروع من قبل وزارة العلوم لمدة 3 سنوات بالتعاون مع الدكتور ليحي أدلر أبراموفيتش من جامعة تل أبيب.
الإنزيمات هي جزيئات بروتينية موجودة في كل خلية حية، وتستخدم على نطاق واسع في الصناعة. وتتمثل مهمتها في تحفيز التفاعلات الكيميائية الحيوية. وبدون الإنزيمات، فإن العمليات الحيوية في جسم الإنسان وفي الطبيعة، ستحدث تلقائيًا بعد فترة طويلة جدًا من السنوات أو الأشهر. تركز الدكتورة أفريات جورنو في مختبرها على فهم تطور الإنزيمات الجديدة وتطبق المعرفة على تصميم وإنتاج الإنزيمات الهندسية لاستخدامات مختلفة. يتعامل مجال البحث الرئيسي في المختبر مع تلك الإنزيمات التي تعرف كيفية تحطيم الجزيئات التي تفرزها البكتيريا كجزء من آلية "استشعار العتبة". من المعروف أن العديد من البكتيريا تعيش كمجموعات وليس كعناصر فردية، ولديها القدرة على تحديد وإحصاء العناصر المتطابقة أو المختلفة في مجموعة سكانية عن طريق إفراز وامتصاص جزيئات معينة. بمجرد وصول التعداد إلى عتبة معينة، تتعرف البكتيريا عليه بفضل تلك الجزيئات، ثم تبدأ في التعبير عن الجينات، على سبيل المثال الجينات المشاركة في التسبب في المرض للإنسان المضيف أو النبات. هذا يعني أن بكتيريا معينة لن "تهاجم" المضيف إذا كان هناك عدد قليل جدًا من العناصر منه، ولكن فقط إذا اكتشفت أن لديها عددًا كافيًا من البكتيريا.
واليوم يقوم المختبر بتطوير طرق لتحسين استخدام هذه الإنزيمات، بهدف تطوير علاج مضاد للبكتيريا في آلية تعطيل التواصل بين البكتيريا. ومن خلال تطبيق هذه الإنزيمات، لن تتمكن البكتيريا بعد الآن من عد العناصر الإضافية من نوعها، لأن الجزيئات التي تفرزها قد خضعت لتغير كيميائي بواسطة تلك الإنزيمات. والطموح هو أنه نتيجة لذلك سيتأخر تطور المرض!!!. والميزة الكبيرة لاستخدام هذه الإنزيمات هي انخفاض احتمال ظهور مقاومة ضد العلاج، لأنه على عكس المضادات الحيوية، فإن هذا النهج لا يقتل البكتيريا. في دراسة مشتركة أجرتها الدكتورة ليفنات أفريات-غورنو، والدكتورة ليهي أدلر-أبراموفيتش من جامعة تل أبيب والدكتورة ماري دافني-يلين من قسم البحث والتطوير الشمالي في معهد ميغيل للأبحاث، تبين فعالية الإنزيمات الطافرة التي خضعت لجولات من التطور لتحسين وتم اختبار مقاومتها للحرارة، وتم إدخال هذه الإنزيمات في كبسولات نانوية مما أدى إلى إطالة العمر الافتراضي للإنزيمات. تم اختبار فعاليتها في غرف النمو وفي الميدان ضد الأمراض البكتيرية في أشجار الكمثرى. أما اليوم، فيتم علاج المرض عن طريق رش المضادات الحيوية أو البخاخات الكيميائية ذات الأساس المعدني. وأظهرت الدراسة أن الإنزيمات المنتجة في المختبر تنجح في تأخير تطور المرض بطريقة مشابهة للمضادات الحيوية. بدأ البحث بتمويل أولي من مسرع YKA-Migal لمدة عام واحد، ثم تم الحصول على تمويل لمدة ثلاث سنوات من وزارة الزراعة. تم نشر العمل هذا العام في المجلة العلمية "الجمعية الكيميائية الأمريكية - المواد التطبيقية والواجهات".".
(جوريفيتش د.، دورس، إيروف إم، دان واي، موي جي سي، مايريس O.، Dafny-YelinM.، Adler-Abramovich L.، Afriat-Jurnou L. "تطور الإنزيم الموجه وتغليف لاكتوناز تبريد النصاب في مجالات الببتيد النانوية كعلاج مضاد للبكتيريا ضد مسببات الأمراض النباتية""
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
