تحمل العديد من البكتيريا ما يشبه "حبة السم" بغرض الانتحار، وبجانبها مادة مضادة للسم - مما يحميها من التسمم. تكتشف دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم عدة أشكال فريدة من هذه "الحبوب السامة" البكتيرية، وتشرح كيف تساعد البكتيريا في الدفاع عن نفسها ضد هجوم الفيروسات.
قد تكون البكتيريا مصانع فعالة لإنتاج السموم بمختلف أنواعها. بالإضافة إلى تلك الضارة بالإنسان، مثل سموم التيتانوس والبوتولينوم، أو تلك التي تستخدمها لمحاربة أنواع أخرى من البكتيريا، فمن المعروف اليوم أيضًا أن البكتيريا تنتج سمومًا فريدة تستخدم لقتل البكتيريا نفسها. وفي الواقع، تحمل العديد من البكتيريا ما يشبه "حبة السم" بغرض الانتحار، وبجانبها مادة مضادة للسم - مما يحميها من التسمم. تكتشف دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم عدة أشكال فريدة من هذه "الحبوب السامة" البكتيرية، وتشرح كيف تساعد البكتيريا في الدفاع عن نفسها ضد هجوم الفيروسات.
يُستخدم الانتحار أحيانًا كخط دفاع أخير في معركة البكتيريا ضد الفيروس الذي أصابها. إذا كانت البكتيريا غير قادرة على التغلب على العدوى، فقد تضحي بحياتها لمنع الفيروس من إصابة البكتيريا القريبة. إن فهم كيفية عمل "حبة الانتحار" يمكن أن يساعد، من ناحية، في حماية البكتيريا المفيدة - مثل تلك الموجودة في الزبادي - من الهجمات الفيروسية. ومن ناحية أخرى، قد يؤدي ذلك إلى تطوير أدوية مضادات حيوية جديدة وفعالة ضد البكتيريا المسببة للأمراض. بالإضافة إلى أنه يفتح الباب أمام طرق علاج الأمراض الخطيرة مثل مرض السل.
اكتشف الدكتور روتم شورك وأعضاء مجموعته من قسم الوراثة الجزيئية، بالتعاون مع الدكتور أودي كاميرون من جامعة تل أبيب، آلية عمل السموم الانتحارية باستخدام طريقة تحديد الجينات البكتيرية السامة التي طورها الدكتور شورك عدة مرات. سنين مضت. أدرك الدكتور سوريك بعد ذلك أن وجود قيود معينة في الطريقة الشائعة للتسلسل الجيني البكتيري قد يكون مفيدًا في الواقع: لتسلسل الجينوم البكتيري، يجب تقطيعه إلى أجزاء وإدخاله في بكتيريا أخرى - E.coli - حيث يخضعون لها. النسخ المتماثل لمواصلة العملية. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة دائمًا ما تترك "ثقوبًا" شاغرة في الجينوم. أدرك الدكتور سوريك أن الجينات المفقودة تشفر البروتينات السامة التي تقتل خلايا البكتيريا المضيفة. وبناء على هذه الرؤية، قام بتطوير طريقة محوسبة لتحديد الجينات القاتلة. ومؤخرًا، قام مع أعضاء مجموعته بإنشاء قاعدة بيانات حاسوبية تسمى PanDaTox، والتي تحتوي على حوالي 40,000 ألف تسلسل من الجينات الناشئة من البكتيريا التي ترمز لسموم مختلفة.
ومع ذلك، فإن اختبار فعالية السموم قدم نتائج غير متسقة: في حين أن العديد من السموم قتلت بكتيريا الإشريكية القولونية على الفور، فإن البعض الآخر فعل ذلك بشكل عشوائي، ودمر بعضًا منها فقط. دفعت هذه الحقيقة الدكتور سوريك إلى الافتراض بأن بعض "الحبوب الانتحارية" تتطلب أزواجًا من الجينات - أحدهما يرمز للسموم، والآخر للمادة التي تتصدى له.
في الدراسة، التي نُشرت مؤخرًا في المجلة العلمية Molecular Cell، بحث الدكتور شورك وطالبا البحث هيلا زيبرو والدكتورة أزيتا ليفيت عن أزواج من السموم ومضادات السموم. ولهذا الغرض، قام العلماء بتحليل نتائج التجارب التي حقنوا فيها بكتيريا الإشريكية القولونية بأكثر من مليون جين، مصدرها مئات السلالات البكتيرية. تسبب إدخال السم وحده في موت بكتيريا الإشريكية القولونية، ولكن عندما تم إدخال جين السم مع جين مضاد السموم، نجت البكتيريا، واستقبل جينومها كلا الجينين. قام العلماء بتصنيف جميع أزواج السموم ومضادات السموم التي حددوها إلى عائلات، وأوضحوا كيفية عملها.
لقد اتضح أن جزيء السم قد يتخذ مجموعة واسعة من الأشكال، وهو مستقر للغاية. وفي المقابل، فإن مضاد السم الذي يلتصق بالسم ويمنعه من العمل، يكون غير مستقر وسهل التلف، لذلك يجب تجديد إمداده باستمرار. عندما يسيطر فيروس على البكتيريا، ويحاول تعبئة آلية تكرار الحمض النووي لصالحه، يتم تدمير مضاد السموم الهش، ويطلق السم الذي يقتل البكتيريا - مع وجود الفيروس بداخلها.
قد يساهم البحث، من بين أمور أخرى، برؤى مهمة فيما يتعلق بعلاج الأمراض التي يصعب علاجها مثل مرض السل. إن صعوبة التعامل مع المرض لا تنبع فقط من السلالات الجديدة من بكتيريا السل، المقاومة لأدوية المضادات الحيوية الموجودة، ولكن أيضا من الأشكال القديمة والمألوفة من بكتيريا السل، والتي تتطلب عدة أشهر من العلاج الدوائي. يساعد البحث في تفسير هذه الظاهرة: فقد تبين أن البكتيريا المسببة لمرض السل تحتوي على كمية كبيرة بشكل خاص من الجينات التي تنتج السموم (حتى أن العلماء قاموا بتوسيع القائمة في الدراسة الحالية). يبدو أن بعض عمليات الاقتران بين السموم ومضادات السموم تجعل البكتيريا تتظاهر بالانتحار: قد تبدو هذه البكتيريا ميتة، لكنها في الواقع تدخل في حالة سبات. وبما أن الخلايا النشطة فقط هي التي تقتل بواسطة المضادات الحيوية، فيجب أن يستمر العلاج الدوائي حتى تستيقظ جميع البكتيريا من حالتها الخاملة. ويعتقد الدكتور سوريك أن الأساليب التي تمنع البكتيريا من الدخول إلى حالة السبات ستكون قادرة على تقصير وتحسين علاج مرض السل في المستقبل.
توفر النتائج العديد من الأفكار الجديدة حول الاستراتيجيات التي تستخدمها البكتيريا في حربها التي لا نهاية لها ضد الفيروسات، والتي قد تكون قابلة للتطبيق في الصناعة وفي البحوث الطبية الحيوية. على سبيل المثال، تُظهر الصناعات الغذائية التي تستخدم مزارع بكتيرية صديقة اهتمامًا بطرق جديدة لزيادة مقاومة البكتيريا ضد هجمات الفيروسات. وفي الوقت نفسه، قد تؤدي النتائج أيضًا، في المستقبل، إلى تطوير أدوية مضادات حيوية جديدة تعتمد على أنواع جديدة من "السموم الانتحارية" الموجودة في هذه الدراسة، أو على مواد تعطل آلية مكافحة السموم.
