حمل بار با تردمیل توسط ویروس

تصویر پردازی‌ای از ویروس های باکتریوفاژ آلوده کننده سلول باکتریایی (تصویر آرشیوی).
اعتباری: © evve79 / Adobe Stock
 
فن آوری های پیشرفته، سلول هایی باکتریایی را آشکار می کنند که مانند سلول های انسانی سازماندهی شده اند، و این بینشی را ارائه می دهد برای فاژ درمانی های جدید روی عفونت های غیر قابل درمان.
 

کتاب های متن بیشماری، باکتری ها را به عنوان گلوله های مولکولی ساده و بی نظم تشریح کرده اند.
 
اکنون، با استفاده از فناوری های پیشرفته برای کشف کارهای درونی باکتری ها در جزئیاتی بی سابقه، زیست شناسان در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو کشف کرده اند که در واقع باکتری ها با سلول های پیچیده انسان اشتراکاتی بیش از آنچه قبلاً تصور می شد دارند.
 
محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو که در آزمایشگاه های پروفسور جو پوگلیانو و استادیار الیزابت ویلا کار می کنند در کاری که در مجله «سلول» منتشر کردند اولین نمونه از محموله را در سلول های باکتریوفاژ فراهم کرده اند که در امتداد ساختارهای تردمیل مانند، در روندی شبیه آنچه در سلول های خودمان اتفاق می افتد، عبور می کنند.
 
ویلا، یکی از نویسندگان مکاتبه ای مقاله، گفت: "این گونه نیست که باکتری ها خسته کننده هستند، بلکه ما قبلا توانایی خیلی خوبی برای نگاه کردن به جزئیات آنها نداشتیم." "با استفاده از فن آوری های جدید، می توانیم شروع به درک زندگی درونی متحیر کننده باکتری ها کنیم و به تمام اصول سازمانی بسیار پیچیده آنها نگاه کنیم."
 
نخستین مؤلف مطالعه Vorrapon Chaikeeratisak از بخش علوم زیستی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو و همکارانش، باکتریوفاژ غول پیکر سودوموناس (که همچنین فاژ نامیده می شود که عبارتی برای توصیف ویروس هایی است که سلول های باکتریایی را آلوده می کنند) را تحلیل کردند. بینش های اولیه از آزمایشگاه های پوگالیانو و ویلا، آشکار ساخت که فاژ، سلول هایی را که آنها آلوده کرده اند به سلول های نوع پستانداری با یک ساختار شبه هسته ای واقع در مرکز تبدیل می کند که به وسیله یک پوسته پروتئینی احاطه کننده فاژ تکرار شونده DNA شکل گرفته است. با استفاده از فن آوری های جدید، می توانیم شروع به درک زندگی درونی متحیر کننده باکتری ها کنیم و به تمام اصول سازمانی بسیار پیچیده آنها نگاه کنیم. در این مطالعه جدید، محققان به فرایندی که قبلا دیده نشده بود، که ترکیبات ویروسی به نام کپسیدها را به DNA در ساختار هسته ای شکل مرکزی حمل می کرد، سندیت دادند. آنها همان طوری که کپسیدها از یک محل تجمع روی غشاء میزبان حرکت می کردند به دنبال آمدند، و روی یک نوار نقاله – شبیه مسیری ساخته شده از تارها – آمد و شد کردند و در نهایت به مقصد نهایی DNA  فاژ خود رسیدند.
 
پوگلیانو، استاد بخش زیست شناسی مولکولی، گفت: "آنها در امتداد یک تردمیل سوار می شوند به این منظور که به جایی برسند که DNA در داخل پوسته پروتئین منزل گرفته است و این برای سیکل زندگی فاژ حیاتی است." "هیچکس این مسافرت بار درون سلولی در طول یک رشته در سلول های باکتریایی را پیش از این ندیده است."
 
چایکیراتیساک گفت: "طریقی که این فاژ غول پیکر در داخل باکتری ها تکرار می شود بسیار جذاب است. "سؤالات بسیار بیشتری برای بررسی مکانیزم هایی که برای به دست آوردن کنترل سلول میزبان باکتریایی استفاده می کند وجود دارد."
 
باز کردن در به روی کشف جدید، یک ترکیب تحقیقاتی بود از میکروسکوپی فلورسانس مرور زمان، که چشم انداز گسترده ای از جنبش درون سلول را ارائه می داد، شبیه به یک منظره نقشه گوگل ارث از جاده ها، در هماهنگی با توموگرافی کرایو الکترونی، که این توانایی را فراهم می آورد که روی یک نمای "سطح خیابان" زوم کند که دانشمندان را قادر می ساخت به تجزیه و تحلیل مؤلفه ها در یک مقیاس وسایل نقلیه فردی و مردم داخل آنها.
 
ویلا گفت که هر چشم انداز فنی کمک می کرد که پاسخ های کلیدی را فراهم کنیم اما همچنین پرسش های جدیدی را پیش می‌آورد در مورد مکانیزم های حمل و نقل و توزیع در داخل سلول های باکتریایی. کانیکا خانا، دانشجوی عضو هر دو آزمایشگاه، برای استفاده از هر دو تکنولوژی برای به دست آوردن اطلاعات و بینش از هر یک، تربیت شده است.
 
خانا گفت: "تنظیم زوم به ما اجازه داد نمونه منحصر به فردی را مشاهده کنیم، جایی که چیزها فقط به طور تصادفی در داخل سلول های باکتریایی منتشر نمی شوند." "این فاژها یک مکانیسم پیچیده و هدایت شده‌ی حمل و نقل را با استفاده از فیبرها برای تکرار در میزبان خود تکامل داده است، که ما نمیتوانستیم به طریقی دیگر ببینیم."
 
فاژ بسیاری از انواع باکتری ها را آلوده و به آنها حمله می کند و دانسته شده است که به طور طبیعی در خاک، آب دریا و بدن انسان ها زندگی می کند. پوگلیانو معتقد است یافته های جدید برای درک بیشتر در باره‌ی توسعه‌ی تکاملی فاژ، که موضوع توجه اخیر بوده است، مهم هستند.
 
پوگلیانو گفت: "ویروس هایی شبیه فاژ برای 100 سال مورد مطالعه قرار گرفته اند، اما آنها اخیراً علاقه تجدید شده بیشتری را به خود جلب می کنند که علت آن پتانسیل استفاده از آنها برای درمان فاژی است."
 
فاژ مورد مطالعه در این مقاله جدید از نوعی است که یک روز می تواند در درمان های جدید برای معالجه تنوعی از عفونت ها مورد استفاده واقع شود.
مدرسه طب دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو مرکزی را راه اندازی کرد برای کاربردها و درمان شناسی ابداعی فاژ (IPATH)، که اقدام کرد به توسعه درمان های جدید برای بیماری های عفونی، زیرا مقاومت گسترده ای نسبت به آنتی بیوتیک های سنتی همچنان رشد می کرد.
 
ویلا گفت: "اگر ما درک کنیم که چگونه فاژها در داخل باکتری ها کار می کنند و چه کاری انجام می دهند، هدف نهایی این خواهد بود که شما ممکن است بتوانید فاژ های سفارشی را برای عفونت های خاصی که مقاوم هستند طراحی کنید."
 
منبع: دانشگاه کالیفرنیا - سن دیگو