کشف یک عامل جدید برای بازسازی دیواره سلولی باکتری

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، برای رشد و تقسیم سلول های باکتریایی، دیواره سلولی آنها نیاز به بازسازی مداوم دارد. این فرآیند به تعادل دقیق آنزیم های لیتیک و تولید پپتیدوگلیکان نیاز دارد. تیمی از محققان به سرپرستی مارتین تانبیکلر کشف کردند که یک تنظیم کننده مرکزی می تواند کلاس های کاملاً متفاوتی از اتولیزین ها را کنترل کند. از آنجایی که بسیاری از آنتی بیوتیک ها به دیواره سلولی باکتری حمله می کنند، این کشف می تواند راه را برای روش های درمانی جدید علیه عفونت های باکتریایی هموار کند.

در طول تکامل، سلول ها طیف گسترده ای از استراتژی ها را برای تقویت پوشش خود در برابر فشار اسمزی داخلی توسعه داده اند، بنابراین به آنها اجازه می دهند در محیط های مختلف رشد کنند. بیشتر گونه های باکتریایی دیواره سلولی نیمه سفت و سختی را که غشای سیتوپلاسمی را احاطه کرده است، سنتز می کنند که جزء اصلی آن، پپتیدوگلیکان، شبکه ای متراکم را تشکیل می دهد که سلول را در بر می گیرد.

دیواره سلولی علاوه بر نقش محافظتی خود، همچنین به عنوان وسیله ای برای تولید اشکال سلولی خاص مانند کره، میله یا مارپیچ عمل می کند، بنابراین تحرک، کلونیزاسیون سطحی و بیماری زایی را تسهیل می کند.

وجود دیواره سلولی چالش های خاص خود را دارد: سلول ها باید دائماً آن را بازسازی کنند تا رشد کنند و تقسیم شوند. برای انجام این کار، آنها باید با احتیاط زیاد در دیوار پارگی ایجاد کنند تا اجازه انبساط و تغییر آن را بدهند، در حالی که به سرعت شکاف ها را با مواد جدید ترمیم کنند تا از فرو ریختن آن جلوگیری کنند. این فرآیند بازسازی دیواره سلولی شامل جدا شدن پیوندها توسط آنزیم های لیتیک، همچنین به عنوان اتولیزین ها، و درج مواد جدید دیواره سلولی توسط سنتازهای پپتیدوگلیکان است. فعالیت های این دو گروه متضاد از پروتئین ها باید از نزدیک هماهنگ شود تا از ایجاد نقاط ضعیف در لایه پپتیدوگلیکان که منجر به لیز سلولی و مرگ می شود جلوگیری شود.

تیم تحقیقاتی به رهبری مارتین تانبیچلر، عضو ماکس پلانک در موسسه میکروبیولوژی زمینی ماکس پلانک و پروفسور میکروبیولوژی در دانشگاه ماربورگ، شروع به کشف ترکیب و عملکرد ماشین اتولیتیک کرده است. مطالعات آنها بر روی باکتری هلالی شکل Caulobacter crescentus متمرکز است که در محیط های آب شیرین یافت می شود و به طور گسترده به عنوان یک ارگانیسم مدل برای مطالعه فرآیندهای سلولی بنیادی در باکتری ها استفاده می شود.

ماریا بیلینی، محقق فوق دکتری در تیم تانبیکلر، می افزاید: باکتری ها معمولاً انواع مختلفی از اتولیزین ها را از خانواده های آنزیمی مختلف با اهداف متفاوت در خود جای می دهند. این بدان معناست که این پروتئین ها بسیار اضافی هستند و حذف ژن های اتولیزین منفرد اغلب تأثیر کمی بر مورفولوژی و رشد سلولی دارد.

تجزیه و تحلیل تنظیم کننده های بالقوه اتولیزین با غربالگری هم رسوبی ایمنی و سنجش های برهمکنش پروتئین-پروتئین در شرایط آزمایشگاهی نشان داده است که عاملی به نام DipM نقشی محوری در بازسازی دیواره سلولی باکتری ایفا می کند. این تنظیم کننده کلیدی، یک پروتئین پری پلاسمیک محلول، به طور شگفت انگیزی با چندین کلاس از اتولیزین ها و همچنین یک فاکتور تقسیم سلولی برهم کنش می کند.

DipM توانست فعالیت دو آنزیم جداکننده پپتیدوگلیکان را با فعالیت ها و تاخوردگی های کاملاً متفاوت تحریک کند و اولین تنظیم کننده شناسایی شده ای باشد که می تواند دو دسته از اتولیزین ها را کنترل کند. قابل توجه، نتایج همچنین نشان می دهد که DipM از یک رابط واحد برای تعامل با اهداف مختلف خود استفاده می کند.

آدریان ایزکویردو مارتینز، دانشجوی دکترا، نویسنده اول این مطالعه، می گوید: اختلال در DipM منجر به از دست دادن تنظیم در نقاط مختلف فرآیند بازسازی و تقسیم دیواره سلولی می شود و در نهایت سلول را می کشد. بنابراین عملکرد مناسب آن به عنوان هماهنگ کننده فعالیت اتولیزین برای حفظ شکل سلولی مناسب و تقسیم سلولی در C. crescentus بسیار مهم است.