محققان دانشگاه سائوپائولو با همکاری همکاران استرالیایی خود، به‌تازگی یک پروتئین باکتریایی منحصر به فرد را کشف کرده‌اند که قادر است سلول‌های انسانی را حتی زمانی که سلول‌ها دارای بار باکتریایی سنگینی هستند، سالم نگه دارد.
به گزارش تکناک، این پیشرفت پتانسیل ایجاد درمان‌های جدید برای بیماری‌های مختلف مرتبط با اختلال عملکرد میتوکندری، از جمله سرطان و اختلالات خود ایمنی را دارد. میتوکندری ها که نیروگاه های سلولی هستند، برای تامین انرژی مورد نیاز برای واکنش‌های بیوشیمیایی سلولی ضروری هستند.
مقاله ای در مورد این مطالعه در مجله PNAS منتشر شده است. محققان بیش از 130 پروتئین آزاد شده توسط Coxiella burnetii را در هنگام حمله این باکتری به سلول های میزبان تجزیه و تحلیل کردند و به این نتیجه رسیدند که حداقل یکی از آنها می تواند طول عمر سلول را با اثر مستقیم بر روی میتوکندری افزایش دهد.
پس از حمله به سلول‌های میزبان، C. burnetii یک پروتئین ناشناخته آزاد می‌کند که محققان آن را افکتور کوکسیلا میتوکندری F (MceF) می‌نامند. MceF با گلوتاتیون پراکسیداز 4 (GPX4)که یک آنزیم آنتی‌اکسیدانی واقع در میتوکندری است، به‌منظور بهبود عملکرد میتوکندری با ترویج یک اثر آنتی اکسیدانی که از آسیب سلولی و مرگ جلوگیری می کند، تعامل می کند، که ممکن است زمانی رخ دهد که پاتوژن‌ها در داخل سلول‌های پستانداران تکثیر شوند.
داریو زامبونی، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: C. burnetii از استراتژی‌های مختلفی برای جلوگیری از مرگ سلول‌های مورد حمله و تکثیر درون آنها استفاده می کند. یکی از این روش‌ها مدولاسیون GPX4 توسط MceFاست که مکانیزمی است که در این مقاله کشف و گزارش کردیم. تخصیص مجدد این پروتئین‌ها در میتوکندری سلولی، سلول‌های پستانداران را قادر می‌سازد حتی زمانی که با یک بار باکتریایی بسیار بزرگ آلوده شده باشند، زندگی طولانی تری داشته باشند.
کریگر لوتریو، نویسنده اول مقاله گفت: اساساً ما یک استراتژی را کشف کردیم که توسط C. burnetii برای حفظ سلامت سلول‌ها برای مدت طولانی‌تر و در عین حال تکثیر شدید استفاده می‌شود. ما کشف کردیم که پروتئین MceF آن GPX4 را به میتوکندری هدایت می کند، جایی که به عنوان یک آنتی اکسیدان قوی عمل می کند، سلول آلوده را سم زدایی می کند و از پیر شدن اجزای سلولی جلوگیری می کند و همه این‌ها در حالی است که امکان تکثیر باکتری را نیز فراهم می‌کند.
زیست‌شناس سلولی
C.burneti عامل یک عفونت جدی به نام تب کیو است که یک بیماری مشترک بین انسان و دام است که نسبتا شایع است اما به ندرت تشخیص داده می‌شود. به گفته نویسندگان، شیوع بیماری‌های مرتبط با کشاورزی، یک بار سنگین اقتصادی و بهداشت عمومی قابل توجه است.
این باکتری باعث ذات الریه آتیپیک در انسان و کوکسیلوز در برخی از حیوانات مانند گاو، گوسفند و بز می شود. زامبونی توضیح داد که برای تهاجم و کنترل ماکروفاژها و مونوسیت‌ها که گلبول‌های سفید خون هستند که بخشی از دفاع ایمنی خط مقدم ارگانیسم را تشکیل می‌دهند، بسیار سازگار است و پاسخ میزبان به عفونت را مهار می کند.
مطالعه عمیق این باکتری دقیقاً در توانایی آن در براندازی عملکرد سلول نهفته است. بر خلاف سایر باکتری‌ها که تنها زمانی که تکثیر شوند تا به تعداد زیادی برسند، باعث بیماری می‌شوند، فقط یک C.burneti برای بیمار کردن یک فرد سالم کافی است. بنابراین برای تعدیل سلول‌هایی که به آنها حمله می‌کند، به طور موثر عمل می‌کند. زامبونی گفت: ما به شوخی از آن به عنوان یک زیست شناس سلولی یاد می‌کنیم، زیرا این توانایی را دارد که همه چیز را در سلول‌های میزبان تعدیل کند.
وی افزود: یکی دیگر از جنبه های جالب C. burnetii این است که حدود یک هفته در سلول‌ها تکثیر می شود. برای مقایسه، سالمونلا که باعث مسمومیت غذایی شدید می شود، در کمتر از 24 ساعت باعث مرگ سلول‌های میزبان می شود.
زامبونی گفت: مشاهده C. burnetii راه خوبی برای یادگیری نحوه عملکرد سلول‌ها است و به ما در درک نحوه درمان اختلال عملکرد میتوکندری کمک کرد و بینش‌هایی در مورد مرگ سلولی برنامه‌ریزی شده در انسان ارائه کرد.
برای تجزیه و تحلیل ظرفیت باکتری برای براندازی ماکروفاژها و اثر مستقیم بر روی میتوکندری، محققان آزمایش‌هایی شامل لارو پروانه مومی بزرگ انجام دادند. در مرحله اول مطالعه، آنها بیش از 80 پروتئین جدید از C.burnettii را با پتانسیل تعامل با سلول‌های میزبان و برهم زدن عملکرد آنها بررسی کردند. زامبونی گفت: ما در نهایت بر روی MceF تمرکز کردیم زیرا مستقیماً روی میتوکندری‌ها که نقش کلیدی در روند مرگ سلولی دارند، عمل می‌کند.
این گروه اکنون تحقیقات خود را در دو جهت ادامه خواهند داد، یکی با هدف درک عمیق‌تر از سایر پروتئین‌های مورد علاقه و دیگری شامل مطالعات بیوشیمیایی برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی تأثیر MceF بر GPX4.
زامبونی در نهایت گفت: نکته مثبت در مورد این تحقیق این است که با بررسی یک باکتری، ما چیزهای زیادی در مورد سیگنال‌دهی سلولی، مرگ سلولی و راه‌های جدید برای از بین بردن اختلال عملکرد میتوکندری می‌آموزیم. ما نیازی به اختراع تکنیک جدید نداریم زیرا این فرآیند قبلاً در طول تعامل باکتری با سلول‌های میزبان رخ داده بود.
دانش آموخته مترجمی زبان انگلیسی، مترجم و نویسنده حوزه سلامت و پزشکی
