خانه / تازه‌ها / بیوتکنولوژی / سیستم پرتاب نیزه نانومتری در باکتری‌ها

سیستم پرتاب نیزه نانومتری در باکتری‌ها

به منظور رهایی از رقیبان برخی از باکتریها از سلاح‌های پیچیده‌ای و نانومتری استفاده می‌نمایند. برای نمونه برخی از باکتری‌های از نیزه‌های نانومتری استفاده می‌نمایند. پژوهشگران دانشگاه «بیوسل بیوسنتروم» به دیدگاه جدیدی نسبت به استفاده و نحوه بازیابی این گونه سلاح‌ها دست یافته‌اند. در این روش نیزه‌های نانومتری در کمتر از چند هزارم ثانیه منفذهایی در دیواره سلول هدف ایجاد نموده و سموم خود را به سلول هدف تزریق می‌نمایند.

سیستم پرتاب نیزه باکتریها
تصویر سه بعدی از ساختار پرتاب نیزه نانومتری در باکتری‌ها. این سلاح سیستم پرتابی نوع ۶ نامیده می‌شود و در هنگام پرتاب نمایش داده شده است (تصویر از دانشگاه باسل بیوزنتروم).

میلیون‌ها باکتری بروی برگها، سنگ‌ها و پوست بدن ما در حال تکاپو برای گسترش قلمرو خود می‌باشند. تقریباً در تمام مناطق آنها باید برای موادغذایی و منابع مورد نیاز رقابت نمایند. در حین سیر تکاملی برخی از باکتری‌ها قادر شده‌اند مسلح شده به سمومی شده که می‌توانند با رقیبان خود مبارزه نمایند و آنها را از میدان خارج نمایند. در میان سلاح‌ها نوع سیستم پرتاب نیزه تیپ ۶ بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

دوسال پیش پژوهشگران موفق شدند ساختار اتمی این سیستم پرتاب نیزه را شناسایی نمایند. در مطالعه حاضر که حاصل همکاری گروه‌های متعددی می‌باشد  آنها موفق شدند که ساختار «آماده آتش»، سیستم پرتاب نیزه را بیابند. بر اساس یافته، پژوهشگران موفق شدند نحوه کار سیستم پرتاب نیزه تیپ ۶ را به صورت کامل مدل سازی نمایند.

ساختار سیستم پرتاب نیزه در هنگام پرتاب تغییر می‌باید.

با مطالعه این سیستم نانومتری پژوهشگران دریافتند این سیستم پرتاب نیزه در باکتری‌ها دارای اجزا مختلفی از جمله نیزه تیز و صفحه ای منحصر به فرد می‌باشد. صفحه مورد نظر دارای بیش از ۲۰۰ حلقه پروتئینی دندانه دار می‌باشد که اطراف نیزه را در بر گرفته است. هنگامی که سیستم پرتاب نیزه آماده آتش می‌شود، صفحه به سرعت منقبض شده و نیزه سمی را به بیرون از سلول پرتاب می‌نماید. نیزه پرتاب شده به سلول همسایه نفوذ نموده و سموم کشنده را داخل آنها آزاد می‌نماید. پژوهشگران سپس با استفاده از میکروسکوپ اتمی-کریو تصاویر نیزه و صفحات اتمی را در مقیاس اتمی شناسایی نمودند.

با مقایسه حالت‌های در حال انقباض و حالت عادی پژوهشگران توانستند نحوه عملکرد سیستم پرتابی را مدل سازی نمایند. در هنگام انقباض حلقه‌ها به یکدیگر نزدیکر شده و محیط حلقه‌ها افزایش می‌یابد در نتیجه منجر به آزاد سازی سریع نیزه می‌شود. همچنین ترکیب حالت انقباضی حلقه‌ها و چرخش‌ها منجر به ایجاد حالت دریل مانند در نیزه می‌گردد که منجر به نفوذ سریعتر نیزه در دیواره سلول هدف می‌گردد. در این حالت در کسری از دو میلی ثانیه، صفحات سیستم پرتاپ نیزه منقبض شده و نیزه به صورت دوار پرتاب می‌گردد. این سیستم منجر شده است که حالت دریل در این نیزه‌ها بسیار قوی باشد.

همچنین دانشمندان دریافتند که باکتری‌ها می‌توانند اجزا تشکیل دهنده صفحات را دوباره برای سلاح جدید مورد استفاده قرار دهند. در حال حاضر پژوهشگران دریافتند که دامین پروتئینی ویژه‌ای بروی صفحات وجود دارد که مسئول جدا شدن صفحات از نیزه می‌باشند. همچنین از آنجا که سیستم پرتابی دارای قدرت زیادی می‌باشد باید به صورت کامل به صفحات متصل گردد در غیر این صورت ممکن است در جهت نامناسب پرتاب شده و حتی برای باکتری‌هایی که از این سیستم را حمل می‌کنند نیز مهلک باشد.

منابع:

Kudryashev M, Wang RY, Brackmann M, Scherer S, Maier T, Baker D, DiMaio F, Stahlberg H, Egelman EH, Basler M. Structure of the type VI secretion system contractile sheath. Cell. 2015 Feb 26;160(5):952-62. DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.037

Wang J, Brackmann M, Castaño-Díez D, Kudryashev M, Goldie KN, Maier T, Stahlberg H, Basler M. Cryo-EM structure of the extended type VI secretion system sheath–tube complex. Nature Microbiology, 2017; DOI: 10.1038/s41564-017-0020-7

University of Basel. 2017. Some bacteria use a nanosized speargun to get rid of competitors. Retrieved form thecellule.com. The material is available online at: http://taq.ir/1396/07/30/2397

درباره حمید احمدیان مقدم

من به علوم و فناوری های نوین علاقه مند هستم!

این نوشته هم جالبه!

دریای خزر

بزرگ‌ترین دریاچه آب شیرین جهان به آهستگی در حال تبخیر شدن است

بزرگ‌ترین دریاچه آب شیرین جهان به آهستگی در حال تبخیر شدن است، یافته‌های جدید نشان …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *