ساختارهای مولکولی نشان می دهد که چگونه یک پروتئین باکتریوفاژ سنتز دیواره سلولی باکتری را مهار می کند

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

باکتری‌های مقاوم به دارو در سرتاسر جهان رایج‌تر می‌شوند و یک چالش بزرگ بهداشت عمومی هستند. پرداختن به این مشکل مستلزم یافتن راه‌های جدید برای از بین بردن باکتری‌ها است که به نوبه خود نیازمند تجزیه و تحلیل فرآیندهای سلولی ضروری است که می‌توانند به عنوان هدف آنتی‌بیوتیک‌های آینده عمل کنند.

طبیعت ممکن است برخی از سرنخ‌ها را در ویروس‌های معروف به باکتریوفاژها یا "فاژها" ارائه دهد. این ویروس‌ها باکتری‌ها را آلوده می‌کنند و ماشین‌های سلولی آن‌ها را می‌ربایند تا تکثیر شوند. برخی از آنها حتی پروتئین های کوچکی را تزریق می کنند که فرآیندهای باکتریایی خاص را متوقف می کند و در نهایت باعث مرگ سلول می شود.

یکی از هدف ها MurJ است، پروتئینی که باکتری ها از آن برای انتقال لیپیدهای مورد نیاز برای ساخت دیواره سلولی خود استفاده می کنند. اگرچه چندین پروتئین باکتریوفاژ پیدا شده است که می تواند MurJ را مهار کند، توالی اسید آمینه آنها می تواند کاملا متفاوت باشد. چگونه چنین پروتئین های مختلف می توانند یک هدف ضروری یکسان را مسدود کنند و آیا از استراتژی مولکولی یکسانی استفاده می کنند؟

برای پاسخ به این سؤالات، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی استادیار هیدتاکا کوهگا از مؤسسه علم و فناوری نارا (NAIST)، ژاپن، چگونگی مهار پروتئین باکتریوفاژ به نام Sgl PP7 را مورد بررسی قرار دادند.

مطالعه آنها که در PLOS Biology منتشر شد، جزئیات دقیق‌تری را از نحوه تعامل Sgl PP7 با MurJ و مقایسه مکانیسم مهار آن با سایر پروتئین‌های فاژی که همان ناقل لیپیدی را هدف قرار می‌دهند، نشان می‌دهد.

نویسندگان همکار عبارتند از Kaito Hosoda، Sixian Wu، Hiroyuki Tanaka، دکتر Hideki Shigematsu، استادیار ریوجی میازاکی، استادیار مین فی چک و پروفسور Tomoya Tsukazaki، همه از NAIST.

محققان از میکروسکوپ الکترونی کرایو، تکنیکی که ساختار مولکول‌های بیولوژیکی را با وضوح نزدیک به اتمی نشان می‌دهد، برای تعیین ساختار مجتمع MurJ-Sgl PP7 استفاده کردند. آنها همچنین آزمایش‌هایی را شامل جهش‌های پروتئینی هدفمند، لیز سلولی باکتریایی و شبیه‌سازی رایانه‌ای انجام دادند تا بررسی کنند که چگونه تعامل با Sgl PP7 بر رفتار MurJ تأثیر می‌گذارد.

نتایج نشان داد که Sgl PP7 در امتداد یک شیار اتصال به لیپید در MurJ قرار دارد و دم کوتاه C ترمینال خود را به یک حفره داخلی عمیق وارد می‌کند. این برهمکنش MurJ را در یک ترکیب رو به بیرون تثبیت می کند و از تکمیل تغییرات ساختاری مورد نیاز برای انتقال لیپید جلوگیری می کند.

مقایسه با دو پروتئین فاژ شناخته شده دیگر، Lys M و Sgl CJ3، نشان داد که هر سه ترکیب مشابهی از MurJ را با وجود اتصال به آن به روش‌های مختلف تثبیت می‌کنند. کوهگا می‌گوید: «این یافته‌ها حاکی از تکامل همگرا به سمت یک هدف مشترک از طریق مکانیسم‌های بازدارنده متنوع است.

درک این فعل و انفعالات می تواند به محققان در طراحی داروهای جدید و مهندسی پروتئین های فاژ مصنوعی با فعالیت ضد باکتریایی هدفمند کمک کند. Kohga توضیح می‌دهد: «این مطالعه با آشکار کردن اینکه چگونه پروتئین‌های فاژ MurJ را مهار می‌کنند، پایه‌ای برای کشف دارویی که این ناقل را هدف قرار می‌دهد، فراهم می‌کند.

اگرچه این یافته ها هنوز در مرحله تحقیقات اولیه است، اما می تواند به توسعه عوامل ضد باکتریایی جدید علیه باکتری های مقاوم به دارو کمک کند.

تلاش‌های تحقیقاتی بیشتر در این زمینه امیدواریم مکانیسم‌های ضد باکتریایی را که به طور طبیعی تکامل یافته‌اند روشن کند و ما را به نسل جدیدی از آنتی‌بیوتیک‌ها نزدیک‌تر کند.

Kaito Hosoda و همکاران، مبنای ساختاری برای مهار فلیپاز لیپیدی MurJ توسط پروتئین لیز فاژ Sgl PP7، تکامل همگرا با سایر پپتیدهای Sgl را پیشنهاد می کند، PLOS Biology (2026). DOI: 10.1371/journal.pbio.3004039

ارائه شده توسط موسسه علم و فناوری نارا

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →