بحث متقدم في فهم كيف ننظر إلى البكتيريا

قام الباحثون بقيادة الدكتور إيريز ميلز، الباحث الإسرائيلي الذي يقوم بتدريب ما بعد الدكتوراه، في مختبر البروفيسور صموئيل ميلر، في جامعة واشنطن في سياتل، بفحص آلية داخل الخلايا شائعة في العديد من البكتيريا وتساعد البكتيريا على جمع المعلومات حول البيئة وتقرر ما إذا كنت تريد الانتقال أو الاستقرار في مكانها.

بقلم د. ميخال أراد

يعد البحث الجديد في بكتيريا السالمونيلا إنجازًا كبيرًا في التغلب على السالمونيلا والبكتيريا الأخرى. يمكن أن تسبب بكتيريا السالمونيلا تسممًا غذائيًا حادًا لدى البشر والحيوانات. وبحسب المركز الأميركي لمكافحة الأمراض والوقاية منها، فإن بكتيريا السالمونيلا مسؤولة عن 1.2 مليون حالة مرضية سنويا في الولايات المتحدة وحدها، وفي إسرائيل، ورغم عدم وجود معلومات دقيقة، تشير التقديرات إلى وجود نحو XNUMX حالة جديدة. سنويًا (المركز المرجعي الوطني للسالمونيلا).

من أجل البقاء في بيئة متغيرة، تحتاج البكتيريا، مثل الكائنات الحية الأخرى، إلى اكتشاف التغيرات في بيئتها. تتعرف البكتيريا، على سبيل المثال، على تركيزات عالية من المضادات الحيوية، وتغير غشاءها الخارجي للبقاء على قيد الحياة في بيئة المضادات الحيوية. إن القدرة على اكتشاف التغيرات في البيئة تسمح للبكتيريا بالبقاء على قيد الحياة في ظروف نقص الغذاء، وبالتالي تتكاثر وتؤذينا من خلال غذائنا.

في مقال نشر في صحيفة Science Signaling في 9 يونيو، قام الباحثون بفحص الرسائل البيئية التي تكتشفها بكتيريا السالمونيلا (Salmonella typhimurium). من أجل تحسين فهمنا وتحسين الدفاع ضد السالمونيلا، استفاد الباحثون بقيادة الدكتور إيريز ميلز، وهو باحث إسرائيلي يقوم بتدريب ما بعد الدكتوراه، في مختبر البروفيسور صموئيل ميلر، في جامعة واشنطن في سياتل، من تقنية داخل الخلايا آلية شائعة في العديد من البكتيريا - cyclic-di-GMP . ويوضح الدكتور ميلز أن "الآلية تساعد البكتيريا على جمع المعلومات عن البيئة، وتقرر ما إذا كانت ستتحرك أو تستقر في مكانها. يظهر بحثنا أنه من أجل اتخاذ قرار بشأن التحرك أم لا، تقوم بكتيريا السالمونيلا بجمع معلومات حول عدد كبير من الجزيئات في بيئتها."

أحد الجزيئات المهمة، التي تم تحديدها على أنها تشارك في هذه العملية، هو الحمض الأميني أرجينين - وهو أحد الأحماض الأمينية العشرين الشائعة في العالم الحي. وبما أن بكتيريا السالمونيلا تستشعر تركيزات منخفضة جداً من الأرجينين، يعتقد الباحثون أن الأرجينين الموجود في بيئة البكتيريا يشير إلى نوعية البيئة المناسبة لها. "تخيل أنك تدخل غرفة مكتوب على بابها كلمة "مدير"، الغرفة لا تختلف عن الغرف الأخرى التي ستدخلها، لكنك ستعرف كيف تتصرف بشكل مختلف" يوضح الدكتور ميلز. ويعتقد الباحثون أنه في حالة السالمونيلا، قد يمثل الأرجينين بالنسبة للبكتيريا البيئة الخلوية البشرية التي تخترقها بكتيريا السالمونيلا عند خلق المرض الذي يتميز بأعراض مثل الإسهال وآلام البطن والحمى. ويعمل الباحثون حاليا على اختبار هذه الفرضية، فضلا عن توصيف سلوك البكتيريا عندما تكتشف وجود الأرجينين في البيئة.

نتائج البحث لها العديد من الآثار المحتملة. وتكمن الأهمية المباشرة في إمكانية منع السالمونيلا من الاستقرار في طعامنا والحيوانات الموجودة في بيئتنا، وبالتالي منع تفشي المرض نتيجة تناول طعام مصاب ببكتيريا غير مرئية. أبعد من ذلك، فإن الفهم الجديد لقدرة بكتيريا السالمونيلا على التواصل مع بيئتها يعد طفرة في توصيف التواصل البيئي للبكتيريا بشكل عام، ويمكن أن يؤدي إلى تحسين طرق تعاملنا مع عدد كبير من البكتيريا. قد يكون للمعلومات حول الرسائل التي تستشعرها البكتيريا استخدامات عديدة في الطب والزراعة والتكنولوجيا الحيوية، مثل الطرق الجديدة لعلاج البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية وحتى هندسة بكتيريا الأمعاء والنباتات الطبيعية وتقوية جهاز المناعة لدينا.

للمادة العلمية

د. ميشال أراد، قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، كلية الطب، جامعة ميريلاند