تغییر مولکولی: باکتری ها یک پپتید را برای ایفای نقش جدید بازسازی می کنند

توسط جینا ون توم، موسسه تحقیقات محصولات طبیعی و زیست شناسی عفونت لایب نیتس

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

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

بازسازی ممکن است خدمه ساخت و ساز و داربست را به ذهن متبادر کند، اما این فرآیند برای ساختمان ها منحصر به فرد نیست. حتی مولکول ها را می توان بازسازی کرد. Pandorachelins، مولکول های تازه کشف شده تولید شده توسط باکتری Pandoraea، یک نمونه است.

این یافته‌های محققان موسسه لایب‌نیتس برای تحقیقات محصولات طبیعی و زیست‌شناسی عفونت موسسه Hans Knöll (Leibniz-HKI) و خوشه تعالی "تعادل ریز جهان" در دانشگاه ینا در Angewandte Chemie International Edition منتشر شد.

پاندوراکلین‌ها سیدروفورها هستند: مولکول‌هایی که به باکتری‌ها کمک می‌کنند تا آهن مورد نیاز برای زنده ماندن را جذب یا کلات کنند. اما در حالی که سیدروفورها ممکن است بیشتر به دلیل توانایی‌های اتصال به آهن شناخته شوند، محققان Leibniz-HKI در ینا کشف کرده‌اند که دستیابی به آهن تنها کاری نیست که پاندوراکلین‌ها می‌توانند انجام دهند. بازسازی آنزیمی به پاندوراکلین ها اجازه می دهد تا نقش جدیدی را ایفا کنند. این دگرگونی ممکن است باکتری‌ها را با محیط خود سازگارتر کند.

النا هرتزوگ، نویسنده مقاله به عنوان بخشی از کار دکترای خود در کنار محقق فوق دکتری در گروه کریستیناداشی در هیأت‌لابی، می‌گوید: «ما کشف کردیم که باکتری‌های خاصی می‌توانند یک پپتید را با تغییرات جزئی به پپتید دیگری تبدیل کنند و عملکرد آن را از حرکت پشتیبانی به جذب آهن به‌طور مؤثرتر تغییر دهند. این دگرگونی قابل توجه نشان می‌دهد که چگونه باکتری‌ها می‌توانند ابزارهای مولکولی خود را برای برآوردن نیازهای مختلف تطبیق دهند. لایب نیتس-HKI و استاد دانشگاه فردریش شیلر ینا.

تجزیه و تحلیل اولیه بیوانفورماتیک باعث شد محققان پیش بینی کنند که باکتری Pandoraea یک پپتید با اسید چرب تولید می کند. با این حال، با کشف پاندوراکلین A، ایشیدا و هرتزوگ با شگفتی متوجه شدند که اسید چرب در هیچ کجا یافت نمی شود.

جستجو برای این اسید چرب گمشده آنها را به پاندوراکلین B، یک لیپوسیکلوپپتید، هدایت کرد.

تحقیقات این گروه تفاوت‌های کلیدی را در ساختار پاندوراکلین A و B نشان داد. آن‌ها دریافتند که پاندوراکلین B پس از قطع کردن دم لیپیدی پاندوراکلین B، پاندوراکلین B به پاندوراکلین A تبدیل می‌شود.

این بازآرایی بیشتر از شکل پاندوراشلین تغییر می کند. همچنین عملکرد آن را تغییر می دهد.

گروه Hertweck شروع به کشف علت وقوع این تحول کردند.

گونه های پاندورایا باکتری های همه کاره ای هستند که می توانند در شرایط مختلف زندگی کنند و در برابر آنتی بیوتیک ها مقاومت کنند. نام Pandoraea به افسانه یونانی جعبه پاندورا اشاره دارد که با باز شدن آن خطراتی را متوجه جهان می کرد. به همین ترتیب، برخی از باکتری های Pandoraea پاتوژن های فرصت طلبی هستند که می توانند به ویژه برای افرادی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند، خطرناک باشند.

دانشمندان در کار خود، پنج گونه پاندورا را که از سرتاسر جهان از رسوبات دریاچه، دو نمونه خاک، خاک مرتبط با ریشه در هند و بلغم انسان جمع آوری شده بودند، تجزیه و تحلیل کردند.

محققان آنچه را که به عنوان یک "استراتژی پیچیده باکتریایی" توصیف کردند، دریافتند: فعالیت PdnM می تواند نسبت پاندوراکلین A به B تولید شده را تغییر دهد تا با محیط یک باکتری سازگارتر باشد. برای مثال، محققان تنها پاندوراکلین A را در سویه نمونه رسوب دریاچه پیدا کردند. در مقابل، آنها هر دو پاندوراکلین A و B را در یک سویه از نمونه خاک پیدا کردند.

این ممکن است به این دلیل باشد که برای باکتری‌ها در محیط‌های آبی راحت‌تر ازدحام می‌کنند، در حالی که باکتری‌ها در محیط‌های غیرآبی ممکن است به حمایت ازدحامی اضافی از pandorachelin B نیاز داشته باشند. ایشیدا خاطرنشان می‌کند که این یک مثال جالب از چگونگی سازگاری باکتری‌ها با محیط خود برای بقا است.

این بینش در مورد باکتری Pandoraea همچنین ممکن است به محققان درک بهتری از نحوه پیشگیری و درمان عفونت‌هایی که ایجاد می‌کنند، بدهد.

هرتزوگ می‌گوید: «باکتری‌ها شیمیدان‌های قابل‌توجهی هستند، و هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که می‌توانیم از نحوه تولید و تبدیل مولکول‌ها یاد بگیریم. چنین بینش‌هایی ممکن است در نهایت الهام‌بخش رویکردهای جدید در زمینه‌های مختلف از تحویل دارو گرفته تا شیمی پایدارتر باشد.»

النا هرتزوگ و همکاران، بازسازی ساختاری و عملکردی سیدروفور توسط تجزیه آنزیمی، Angewandte Chemie International Edition (2026). DOI: 10.1002/anie.2621546

اطلاعات مجله: Angewandte Chemie International Edition

ارائه شده توسط موسسه لایبنیتس برای تحقیقات محصولات طبیعی و زیست شناسی عفونت

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 →