گیلمور، MC و Cava.F.، (2022) بازیافت پپتیدوگلیکان با واسطه یک انتقال دهنده ABC در پاتوژن گیاهی آگروباکتریوم تومفاسینس. ارتباطات طبیعت doi.org/10.1038/s41467-022-35607-5
منبع:
محققان با مطالعه دقیق‌تر شیمی دیواره سلولی دریافتند که ضخامت دیواره سلولی در جهش‌دهنده ناقل بسیار کمتر از حد طبیعی است که با کاهش مشابهی در مولکول‌های پیش‌ساز دیواره سلولی مطابقت دارد. همچنین، دیواره سلولی کمتر از حالت عادی دارای پیوند عرضی بود و بیشتر بر یک نوع غیرمعمول از آنزیم پیوند متقابل تکیه داشت. آنها به این نتیجه رسیدند که از دست دادن مواد دیواره سلولی بازیافت شده باید علت اصلی حساسیت آنتی بیوتیکی و نقص دیواره سلولی باشد که در باکتری هایی که ناقل را از دست می دهند، دیده می شود.
جالب اینجاست که حمل‌کننده قبلاً به عنوان مهم گزارش شده است سینوریزوبیوم ملیلوتی برای تشکیل یک همزیستی گیاهی و پاتوژن پستانداران بروسلا ملیتنسیس برای مقاومت در برابر پپتیدهای ضد میکروبی با این حال، تا کنون عملکرد آن به عنوان یک انتقال دهنده بازیافت دیواره سلولی آشکار نشده است. بنابراین می‌تواند یک هدف امیدوارکننده برای آنتی‌بیوتیک‌ها یا ادجوانت‌ها در پاتوژن‌های خاص انسانی باشد، اما برای کشاورزی در پاتوژن‌های گیاهی یا همزیست‌ها نیز مرتبط است.
مرجع مجله:
باکتری ها توسط یک اسکلت بیرونی محافظ، دیواره سلولی محصور شده اند. دیواره سلولی برای باکتری ها ضروری است زیرا شکل آنها را تعیین می کند و به آنها اجازه می دهد از خود محافظت کنند، و بسیاری از بهترین آنتی بیوتیک های ما پروتئین هایی را هدف قرار می دهند که این ساختار را می سازند و بازسازی می کنند. همانطور که باکتری ها رشد می کنند و تقسیم می شوند، دیواره سلولی خود را بازسازی می کنند که منجر به آزاد شدن قطعات دیواره سلولی معروف به موروپپتیدها می شود. موروپپتیدهای آزاد شده می توانند به محیط بروند، جایی که می توانند تأثیر گسترده ای در تعاملات بین گونه ای داشته باشند یا برای بازیافت به سلول منتقل شوند. برای بازیافت موروپپتیدها، برخی از باکتری ها از یک ناقل غشایی به نام AmpG استفاده می کنند. با این حال، بسیاری از باکتری‌ها این ناقل را ندارند، و بنابراین معلوم نیست که دیواره سلولی خود را چگونه بازیافت می‌کنند یا نه.
مطالعه باکتری آگروباکتریوم تومفاسینسیک باکتری که باعث بیماری Crown Gall در گیاهان می شود، محققان یک ناقل جدید را شناسایی کردند که نقش AmpG را در این باکتری و باکتری های مرتبط بر عهده می گیرد. آنها با غربالگری ژن‌هایی که برای رشد لازم هستند وقتی سنتز دیواره سلولی جدید توسط آنتی‌بیوتیک فسفومایسین کاهش می‌یابد، دریافتند که به نظر می‌رسد یک ناقل متعلق به خانواده کاست اتصال ATP، ABC، برای بقای باکتری ضروری است. هنگامی که آنها ناقل را حذف کردند، متوجه شدند که موروپپتیدها در محیط رشد سلول ها تجمع می کنند، در حالی که هیچ موروپپتید در داخل سلول ها وجود نداشت. انتقال دهنده تازه یافت شده YejBEF-YepA نام دارد.
این یافته ها در مجله علمی Nature Communications منتشر شده است. پروفسور فیلیپ کاوا و دانشجوی دکتری مایکل گیلمور به دپارتمان بیولوژی مولکولی دانشگاه اومئو تعلق دارند و همچنین به آزمایشگاه پزشکی عفونت مولکولی سوئد (MIMS)، مرکز تحقیقات میکروبی Umeå (UCMR) و آزمایشگاه علوم یکپارچه (Icelab) وابسته هستند. .
ناقلی که پروفسور فیلیپ کاوا و دانشجوی دکترا مایکل گیلمور در دانشگاه اومئو دریافته اند برای یکپارچگی دیواره سلولی در پاتوژن گیاهی حیاتی است. آگروباکتریوم تومفاسینسیک مدل آزمایشگاهی مناسب از برخی پاتوژن های انسانی.
محققان دانشگاه اومئو در سوئد ناقلی را کشف کردند که برخی از باکتری ها برای بازیافت قطعات دیواره سلولی خود از آن استفاده می کنند. آنها دریافتند که انتقال دهنده مقاومت در برابر انواع خاصی از آنتی بیوتیک های هدف قرار دادن دیواره سلولی را کنترل می کند.
پروفسور فیلیپه کاوا، نویسنده ارشد این مطالعه
هنگامی که محققان مقاومت جهش ناقل ناقل را در برابر آنتی بیوتیک های بتالاکتام مانند آمپی سیلین آزمایش کردند، متوجه شدند که این ماده بسیار حساس شده است. همانطور که انتظار می رفت، این با کاهش فعالیت آنزیم β-لاکتاماز مطابقت داشت. با این حال، قابل توجه است که جهش ناقل حتی نسبت به سویه‌ای که کاملاً فاقد β-لاکتاماز بود، به آمپی‌سیلین حساس‌تر شد، به این معنی که باید بیشتر در جریان باشد. برای بررسی بیشتر این موضوع، محققان سعی کردند روی سویه معیوب بازیافتی را با رشد آن در محیطی با اسمولاریته پایین که در آن پشتیبانی ایجاد شده توسط دیواره سلولی بسیار مهم است، تاکید کنند. باکتری ها خیلی ضعیف رشد کردند و تورم و لیز را نشان دادند، به این معنی که یکپارچگی دیواره سلولی تا حد زیادی کاهش یافت.
وقتی باکتری‌ها با آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند پنی‌سیلین مواجه می‌شوند، موروپپتیدهای اضافی آزاد می‌شوند. برخی از باکتری ها این موروپپتیدهای اضافی را در طول بازیافت شناسایی می کنند و از آن به عنوان سیگنالی برای تولید آنزیم هایی به نام β-لاکتاماز استفاده می کنند که آنتی بیوتیک را تجزیه می کند. با این حال، همه باکتری ها این کار را انجام نمی دهند و بازیافت موروپپتید به خوبی درک نشده است.
به نظر می رسد که یک ناقل پپتید عمومی YejBEF برای انتقال موروپپتیدها با تکامل یک زیر واحد جدید، YepA انتخاب شده است. جالب توجه است که این ناقل در بسیاری از باکتری‌های دیگر از جمله پاتوژن‌های انسانی مانند بروسلا و اکروباکتروم وجود دارد و این کار فقط شروعی برای توصیف نقش بالقوه آن در مثلاً عفونت است.
ما واقعاً علاقه مند به مطالعه بازیافت دیواره سلولی بودیم زیرا هدف آن به خوبی درک نشده است. E. coli به عنوان مثال، چندین پروتئین برای بازیافت دیواره سلولی خود تولید می کند، اما مسدود کردن بازیافت تأثیری بر توانایی آن برای رشد ندارد. مایکل گیلمور، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید برای درک بهتر این فرآیند، ما می‌خواستیم باکتری‌های جایگزین را که کارها را متفاوت انجام می‌دهند، مطالعه کنیم.
“این ناقل در صفحه نمایش ما ظاهر شد و یک نامزد ایده آل برای انتقال دهنده جدید موروپپتیدها بود. ما انتظار داشتیم که به دلیل بیان کمتر بتالاکتاماز شاهد کاهش مقاومت آنتی بیوتیکی باشیم، اما اینکه باکتری ها با حذف ناقل ناقل چقدر بیمار شدند بسیار شگفت آور بود. مایکل گیلمور می گوید.