مفاتيح التحكم المكونة من الحمض النووي الريبي (RNA)، والتي تسمى مجتمعة المحولات الريبية (riboswitches) أو منظمات الريبو (riboregulators)، هي عبارة عن ملفات قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) مرتبطة بالحمض النووي الريبي المرسال. وهي تعمل مثل أجهزة الاستشعار، التي يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها عندما تكتشف مستوى معينًا من مادة معينة، مثل حمض أميني معين، وبالتالي فهي تتحكم في تعبير الحمض النووي الريبي المرسال الذي ترتبط به.
إذا أردنا نحن البشر الفوز في سباقنا المستمر ضد البكتيريا، التي تعمل باستمرار على تطوير طرق جديدة للتغلب على المضادات الحيوية التي نطرحها عليها، فيتعين علينا أن نجد أساليب متقدمة للتعامل مع مقاومتها للمضادات الحيوية. والآن يقترح علماء معهد وايزمان للعلوم التركيز على عملية تنشيط الجينات التي تخلق هذه المقاومة. في دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية علوم أفاد العلماء أنهم عثروا على مفاتيح جزيئية، تتكون من جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، تعمل على تنشيط البروتينات التي تمنح البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية، وبالتالي فإن إيقاف تشغيل هذه المفاتيح قد يمنع تطور مقاومة البكتيريا.
مفاتيح التحكم المكونة من الحمض النووي الريبي (RNA)، والتي تسمى مجتمعة المحولات الريبية (riboswitches) أو منظمات الريبو (riboregulators)، هي عبارة عن ملفات قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) مرتبطة بالحمض النووي الريبي المرسال. وهي تعمل مثل أجهزة الاستشعار، التي يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها عندما تكتشف مستوى معينًا من مادة معينة، مثل حمض أميني معين، وبالتالي فهي تتحكم في تعبير الحمض النووي الريبي المرسال الذي ترتبط به.
البروفيسور روتم سوريك وقام طالب البحث دانييل دار، من قسم علم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم، بتطوير طريقة أطلقوا عليها اسم Term-Seq: باستخدام التقنيات المتقدمة التي تم تطويرها في مختبر البروفيسور سوريك، يتم تحديد موقع مفاتيح الحمض النووي الريبي (RNA) هذه بشكل منهجي في البكتيريا، وهي كذلك من الممكن تحديد التسلسل الجيني للحمض النووي الريبوزي (RNA) بالجزيرة. وباستخدام هذه الطريقة، اكتشف العلماء تقريبًا جميع المفاتيح المعروفة في البكتيريا العصوية الرقيقة, والتي تعد واحدة من أكثر البكتيريا النموذجية التي تمت دراستها في العالم. ثم اختبروا الطريقة على نوعين من البكتيريا المسببة للأمراض، الليستيريا والمكورات المعوية. وقد طورت هذه البكتيريا طريقة لطرد المضاد الحيوي خارج الخلية، ومن خلال تحييده بهذه الطريقة تبقى على قيد الحياة رغم العلاج.
والسؤال الذي واجه العلماء - كيف تعرف البكتيريا متى تنشط جينات المقاومة - واكتشف العلماء أن الجينات التي تمكن من مقاومة المضادات الحيوية تم تنشيطها عن طريق مفاتيح RNA الفريدة التي تتعرف على المضادات الحيوية وتتفاعل معها. في الواقع، لاحظ العلماء أن بعض مفاتيح الحمض النووي الريبوزي (RNA) لها بنية "تشغيل" وبنية "إيقاف". تمنع البنية "الإيقافة" إنتاج "مضخات" البروتين التي تزيل المضادات الحيوية من الخلية، والبنية "المنشطة" التي تظهر في وجود المضادات الحيوية تمكن من إنتاج هذه المضخات.
وكشفت دراسة أخرى أن الهدف الرئيسي للمضاد الحيوي - الريبوسوم - هو الذي "يقرر" متى "يحرك المفتاح". عندما يرتبط المضاد الحيوي بالريبوسوم، فإنه "يعلق" على مفتاح الحمض النووي الريبوزي (RNA)، مما يجبر المفتاح على تحويل نفسه إلى بنية "منشط"، وهذا ينشط جين المقاومة. بمعنى آخر، تكتشف البكتيريا وجود المضاد الحيوي من خلال مراقبة هدفه، وهذا يسمح لها بالتعافي بسرعة، والتخلص من التهديد الذي يهددها.
ولكن هنا يطرح سؤال آخر: هل تستخدم البكتيريا الأخرى آليات إشارات مماثلة لتحفيز مقاومة المضادات الحيوية؟ قرر الفريق التحقيق في هذا السؤال في أنواع مختلفة من البكتيريا. ولهذا السبب، لجأوا إلى مصدر قريب - أسنانهم ("سوف تتفاجأ بمعرفة كمية البكتيريا المتراكمة على أسنانك إذا لم تقم بتنظيف أسنانك بالفرشاة لمدة يوم واحد فقط"، كما يقول البروفيسور سوريك). بعد جمع البكتيريا من أسنان ثلاثة من أعضاء الفريق، عاد العلماء إلى الطريقة التي طوروها، واكتشفوا العديد من المفاتيح الجزيئية في البكتيريا المختلفة، وأثبتوا أنه حتى البكتيريا التي تعتبر صديقة تحتوي على مجموعة واسعة من الجينات التي تمكن من مقاومة المضادات الحيوية .
يقول البروفيسور سوريك: "بينما تتخذ الجينات المقاومة للمضادات الحيوية أشكالا عديدة، فإن مفاتيح الحمض النووي الريبوزي (RNA) التي تتحكم فيها تتصرف في الواقع بنفس الطريقة، وهي موجودة فقط في الخلايا البكتيرية". "ولهذا السبب، يمكن استخدامها في المستقبل كأهداف محتملة للمخدرات".
وشارك في البحث أيضًا: مايا شامير من مختبر البروفيسور شورك، والدكتور نعوم ستيرن جينسر من قسم الوراثة الجزيئية، والبروفيسور باسكال كوسر من معهد باستور بفرنسا.
