به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، باکتری‌ها ارگانیسم‌های کوچک اما جان سختی هستند، و تا حد زیادی این جان سختی خود را مدیون اسکلت دیواره سلولی مستحکم خود هستند که سلول‌های آن‌ها را محصور کرده و از آن‌ها محافظ می‌کند. پروفسور فلیپه کاوا و همکارانش در دانشکده پزشکی هاروارد در آمریکا، پروتئین‌هایی را کشف کردند که برای حفظ طولانی مدت ساختار دیواره سلولی باکتریایی مورد نیاز است. این پروتئین‌ها یک آسیب پذیری بسیار امیدوارکننده برای بسیاری از باکتری‌ها هستند که می‌توانند توسط ترکیبات ضد میکروبی در آینده مورد بهره برداری قرار گیرند. دیواره سلولی مانند پوست حیوانات برای زنده ماندن باکتری‌ها ضروری است بنابراین بسیاری از بهترین آنتی بیوتیک‌های ما پروتئین‌هایی را هدف قرار می‌دهند که این ساختار را می‌سازند و بازسازی می‌کنند. از آنجا که دیواره سلولی در خارج از غشا سلولی قرار دارد که سلول را محصور می‌کند، بلوک‌های سازنده آن باید از جایی که ساخته می‌شوند، یعنی از سیتوپلاسم منتقل شوند.

آندکاپرنیل فسفات

این تیم متوجه شدند که باکتری‌ها از یک حامل لیپیدی ویژه به نام آندکاپرنیل فسفات برای انتقال بلوک‌های سازنده دیواره سلولی خود از سیتوپلاسم استفاده می‌کنند. پس از تحویل و مونتاژ این بلوک‌های ساختمانی، حامل چربی باید برای انتقال واحدهای جدید به سیتوپلاسم بازگردند. با این حال، هویت پروتئین‌های بازیافت کننده این لیپیدها تا به امروز ناشناخته باقی مانده بود. این تیم تحقیقاتی با استفاده از ارگانیسم‌های مدل پاتوژنزا ویبریوکلرا و استافیلوکوکوس اورئوس کشف کردند که دو خانواده پروتئینی کمتر شناخته شده به نام DUF368 و DedA (که به طور گسترده‌ای در هر سه قلمرو حیات وجود دارند)، مسئول بازیافت حامل‌های لیپید، یعنی لیپیدهای آندکاپرنیل فسفات هستند. جالب توجه است که برخی از این پروتئین‌ها تنها تحت شرایط خاصی مورد نیاز هستند که نشان می‌دهد استفاده از این انتقال دهنده پویا بوده و توسط نشانه‌های محیطی متنوع تنظیم می‌شود. نکته مهم این است که بازیافت حامل‌های لیپیدی برای بیماری زایی ویبریو کلرا حیاتی است و نشان می‌دهد که هدف گیری انتخابی این انتقال دهنده‌ها می‌تواند یک روش مناسب برای توسعه آنتی بیوتیک‌های جدید باشد. دکتر امیلیو بوئنو، پژوهشگر فوق دکترا در گروه زیست شناسی مولکولی در دانشگاه اومئو توضیح داد که: " باکتری‌ها به طور معمول طیف گسترده‌ای از تغییرات محیطی را هم تحت شرایط زندگی آزاد و هم در طول زمان عفونت‌زایی خود تجربه می‌کنند. انتخاب پروتئین‌های خاص انتقال دهنده آندکاپرنیل فسفات برای حفظ پایداری دیواره سلولی در هر محیط ممکن است یک مکانیسم سازگاری کشف نشده در باکتری باشد." این تیم در یک غربالگری درون تنی (in vivo) که برای تعیین حامل‌های ویبریو کلرا هنگام کلونیزاسیون در روده انجام شد، یک پروتئین غشایی سرتاسری را شناسایی کردند که حاوی دامنه گسترده حفاظت شده‌ایی با عملکرد ناشناخته، مربوط به DUF368 بود. هر دو باکتری ویبریو کلرا و استاف اورئوس، هنگامی‌که پروتئین‌های حاوی DUF368 مربوطه خود را نداشتند، رشد ضعیفی داشتند و نقایص مورفولوژیکی نشان دادند که این پروتئین‌های غشایی را به شدت در بیوژنز دیواره سلولی و به ویژه در انتقال لیپیدهای دی کاپرنیل فسفات دخیل می‌کند.

ناقل‌های دیگر آندکاپرنیل فسفات

دکتر امیلیو بوئنو می‌گوید:" همانطور که داده‌های فنوتیپی ما نشان می‌دهد جهش‌ها در درونی‌سازی (اینترنالیزیشن) مجدد آندکاپرنیل فسفات معیوب هستند، ما از روشی استفاده کردیم که به ما اجازه می‌داد تا گونه‌های  مختلف حامل لیپید را در عصاره‌های غشایی تعیین کمیت کنیم." نکته جالب توجه اینکه، اگرچه تصور می‌شود که بازیافت حامل لیپیدی یک عملکرد ضروری است، جهش‌های DUF368 عمدتا در pH‌های قلیایی تحت تاثیر قرار گرفتند، بنابراین این امر نشان دهنده وجود انتقال دهنده‌های دیگر برای pH‌های خنثی و اسیدی است. غربالگری‌های بیشتر، یک پروتئین از خانواده DedA را به عنوان پروتئین حمل و نقل اضافی آندکاپرنیل فسفات شناسایی کرد. در نتیجه شرطی بودن این انتقال دهند‌ه‌های متمایز حامل لیپیدی در باکتری‌ها، حاکی از این است که حامل‌های مختلف در جایگاه‌های میکروبی متفاوت ( برای مثال، در داخل و خارج  از سلول میزبان ) با یکدیگر فرق دارد. این یافته‌ها روی هم یک شکاف عمده را در مسیر بازیافت آندکاپرنیل فسفات در باکتری‌ها پر می‌کنند و زمینه‌هایی را ایجاد می‌کنند که  فعالیت این عملکرد حیاتی را کنترل می‌کنند. بازیافت آندکاپرنیل فسفات نه تنها یک مرحله کلیدی در بیوسنتز پپتیدوگلیکان‌ها، (که جزء ساختاری اولیه دیواره سلولی هستند)، است بلکه یک گام مهم در مسیر سایر گلیکوپلیمرهای سطح سلولی، از جمله اسیدهای تیکوئیک دیواره، لیپوپلی ساکارید‌ها و کپسول‌ها نیز می‌باشد.

بنابراین، با توجه به نقش گسترده و حیاتی آن در حفظ سطح سلول، این مرحله یک هدف ایده آل برای درمان‌های ضد میکروبی است. علاوه بر این، اگرچه پروتئین‌های DUF368 محدود به باکتری‌ها و آرکی‌ها هستند، اما اعضای خانواده DedA به طور گسترده‌ای در یوکاریوت‌ها از جمله انسان‌ها نیز وجود دارند. فیلیپ کاوا، استاد دپارتمان زیست شناسی افزود: " یافته‌های ما ممکن است بر درک انتقال آندکاپرنیل فسفات در سراسر قلمرو حیات تاثیر بگذارد."

پایان مطلب./