وتم اكتشاف النظام الجديد في البكتيريا، ولكنه يستخدم أيضًا في الشعاب المرجانية والنحل وغيرها
في كل مرة نتصل بها، أو نرسل رسالة واتساب، أو نشاهد مقطع فيديو، تتبدد بعض الطاقة المخزنة في بطارية هاتفنا المحمول. تقوم الخلايا الحية أيضًا بتخزين الطاقة في شكل عملات معدنية يمكنها استبدالها عند الحاجة إليها لتنفيذ عمليات الحياة. عملة الطاقة المركزية لجميع أشكال الحياة على الأرض - أي "بطارية الليثيوم" في عالم الحيوان - هي جزيئات ATP الشهيرة. الآن اتضح أن تحميل الخلية بجزيئات ATP ليس فقط أمرًا ضروريًا، بل إن التخلص منها أيضًا قد يكون منقذًا للحياة. في دراسة جديدة نشرت اليوم في المجلة العلمية الموبايل كشف علماء معهد وايزمان للعلوم عن عائلة جديدة من البروتينات التي تستنزف طاقة البكتيريا وبالتالي تحميها من الغزاة. وأظهر الباحثون أن هذه الآلية المناعية غير المعروفة لا توجد فقط في الكائنات وحيدة الخلية، بل تم الحفاظ عليها طوال أكثر من مليار سنة من التطور وتستخدمها العديد من الحيوانات - من النحل إلى المرجان.
هذه الآلية الجديدة هي أحدث فصل في سلسلة مكونة من أكثر من 100 جهاز مناعة متطور تم اكتشافها في السنوات الأخيرة وتستخدمها البكتيريا في صراعها البطولي الذي دام مليارات السنين ضد العاثيات - الفيروسات التي تهاجم البكتيريا. تم اكتشاف العديد من هذه الأنظمة وفك شفرتها في مختبر البروفيسور. صفارات روتيم في قسم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم. وعلى غرار الفيروسات التي تصيبنا، تتكون العاثيات أيضًا من عدد قليل من البروتينات والكثير من المواد الوراثية - DNA أو RNA - التي تدخلها في البكتيريا من أجل السيطرة عليها. بعد توليها المسؤولية، تستفيد الفيروسات من آليات الإنتاج الخلوي للبكتيريا لتكرار نفسها مرارًا وتكرارًا. عندما تستهلك موارد البكتيريا الفردية، فإنها تمزق غلاف الخلية وتندلع وتنتشر في المستعمرة البكتيرية.
في دراستهم الجديدة، ركز الباحثون على الجين الذي لفت انتباههم، حيث أدى تنشيطه بشكل غامض إلى منع قدرة العاثيات على التكاثر والانتشار في المستعمرة البكتيرية. وكشفوا أن الرموز الجينية الغامضة لبروتين يقطع ويدمر جزيئات ATP بشكل دائم، وبالتالي يحرم العاثيات الغازية من الطاقة اللازمة لتكاثرها - وهي آلية مناعية لم تكن معروفة من قبل في الطبيعة. وخلص العلماء إلى أن الجين لعب دورًا حاسمًا في الجهاز المناعي البكتيري، لأنه في غيابه، تكاثرت العاثيات التي أصابت البكتيريا بمعدل أسرع 100 مرة.
يشرح الدكتور فرانسوا روس، الذي قاد فريق البحث في مختبر البروفيسور سوريك، عدم السماح للعاثية بالتكاثر والانتشار إلى بقية المستعمرة: "إن خفض مستويات ATP في الخلية هو آلية بارعة في بساطتها". واكتشف الباحثون أيضًا أنه في بعض الحالات، يؤثر انهيار الـATP على آليات التحكم في العاثيات ويتسبب في تمزيق غلاف الخلية البكتيرية في وقت مبكر جدًا، قبل أن يتوفر للعاثية الوقت الكافي للتكاثر، وبالتالي منع حدوث أضرار واسعة النطاق للمستعمرة.
""هذه آلية بارعة في بساطتها. لا يمكن للعاثية أن تتكاثر بدون طاقة، وبالنسبة للبكتيريا التي ستموت على أي حال، فمن الأفضل استنزاف البطارية وعدم السماح للعاثية بالتكاثر والانتشار إلى بقية المستعمرة."
ومن المثير للدهشة أن هذه الآلية غير المعروفة أكثر شيوعًا مما قد يتخيله المرء: فقد قام الباحثون بمسح قاعدة بيانات جينومية لعشرات الآلاف من البكتيريا ووجدوا أكثر من ألف جين مناعي يعمل بآلية مماثلة. علاوة على ذلك، فوجئ العلماء بإيجاد القدرة الفريدة على تحطيم ATP أيضًا في عائلة من البروتينات التي لم يكن من المعروف أنها تنتمي إلى الجهاز المناعي للخلية. وهكذا اكتشف الباحثون نظام مناعة جديد موجود في مئات البكتيريا المختلفة، ويوفر حماية مناعية فعالة ضد الفيروسات.
لكن البحث لم يتوقف عند البكتيريا فقط: فمن خلال الاختبار الشامل الذي أجراه الباحثون، تبين أن البروتينات المناعية التي تقطع الـ ATP يتم إنتاجها أيضًا في كائنات أكثر تطورًا - الفطريات والحشرات المختلفة، بما في ذلك النحل والمرجان والإسفنج وغيرها الكثير. الكائنات الحية. ولا توجد هذه الأنواع من البروتينات المناعية في الخلايا البشرية، لكن الباحثين يعتقدون أنها على الأرجح أسلاف البروتينات التي تشكل جهاز المناعة الفطري لدينا.
يقول البروفيسور سوريك: "في العديد من الدراسات التي أجريت على مدى السنوات القليلة الماضية، تم استخدام المعرفة حول أجهزة المناعة في الكائنات الحية المتطورة من أجل اكتشاف آليات مناعية جديدة في البكتيريا". "إن بحثنا، إلى جانب الكم الهائل من المعرفة التي تراكمت حول أجهزة المناعة في البكتيريا، يسمح لنا اليوم ببدء العمل من المنطق المعاكس - للتعلم من البكتيريا حول أجهزة المناعة الفطرية للحيوانات المعقدة. جزيئات ATP هي من بين أكثر شائعة في الطبيعة وبالتالي فإن فهم دورها المناعي له قيمة كبيرة في فك رموز استراتيجيات الدفاع لعدد لا يحصى من الكائنات الحية ضد الفيروسات التي تهاجمها.
إيريز يرميا، شاهار نيشر، د. عدي ميلمان، وسارة ميلاميد من قسم الوراثة الجزيئية في المعهد؛ د. ألكسندر برانديس، تيبي ميلمان، د. سيرغي ماليتسكي، ود. مكسيم إيتكين من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة في المعهد. وشارك المعهد أيضا في الدراسة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
