ویروس ها بدن را زیر نظر دارند! - وبسایت دانشجویی

ویروس ها بدن میزبان را زیر نظر دارند تا زمان مناسب را برای تکثیر خود و از بین بردن سلول میزبان پیدا نمایند.

پژوهش تازهی نشان می دهد که ویروس ها از اطلاعات محیط خود استفاده می نمایند تا تصمیم بگیرند که چه زمانی در بدن میزبان خود محکم بنشینند، چه زمانی تکثیر شوند، چه زمانی منفجر شوند و سلول میزبان را بکشند. این پژوهش، پیامد هایی را برای توسعه دارو های ضد ویروسی دارد.

ایوان اریل (Ivan Erill)، استاد علوم بیولوژیکی دانشگاه مریلند در بالتیمور و از پژوهشگران این پروژه گفت: توانایی یک ویروس برای حس کردن محیط خود، از جمله عناصر فراوریشده به وسیله میزبان، لایه دیگری از پیچیدگی را به تعامل ویروس و میزبان اضافه می نماید. در حال حاضر، ویروس ها از این توانایی به نفع خود سوءاستفاده می نمایند، اما شاید ما در آینده بتوانیم از آن به ضرر آن ها سوءاستفاده کنیم.

این موضوع، تصادفی نیست

این پژوهش تازه روی باکتریوفاژ ها متمرکز شد؛ ویروس هایی که باکتری هایی را آلوده می نمایند که اغلب به آن ها فاژ می گویند.

فاژ های مورد آنالیز فقط زمانی می توانند میزبان خود را آلوده نمایند که سلول های باکتری دارای زائده های خاصی به نام پیلی (pili) و تاژک (flagella) باشند که به حرکت و جفت شدن باکتری یاری می نماید. باکتری ها، پروتئینی به نام CtrA را فراوری می نمایند که زمان فراوری این زائده ها را کنترل می نماید.

این پژوهش تازه نشان می دهد که بسیاری از فاژ های وابسته به زائده، دارای الگو هایی در DNA خود هستند که پروتئین CtrA می تواند به آن ها متصل گردد و به آن ها مکان های اتصال می گویند. اریل گفت: فاژی که محل اتصال پروتئینی را دارد که به وسیله میزبانش فراوری می گردد، غیرعادی است.

نکته شگفت آورتر این بود که اریل و الیا ماسکولو (Elia Mascolo)، پژوهشگر ارشد این پروژه، به وسیله تجزیه و تحلیل دقیق ژنومی دریافتند که این مکان های اتصال، منحصر به یک فاژ یا حتی یک گروه منفرد از فاژ ها نیستند. بسیاری از انواع مختلف فاژ ها دارای محل اتصال CtrA بودند، اما همه آن ها احتیاج داشتند که میزبان دارای پیلی یا تاژک باشد تا آن ها را آلوده نمایند. آن ها نتیجه گرفتند که این موضوع نمی تواند تصادفی باشد.

اریل گفت: توانایی نظارت بر سطوح CtrA طی چندین بار تکامل به وسیله فاژ های مختلفی که باکتری های گوناگون را آلوده می نمایند، ابداع شده است. هنگامی که گونه های مرتبط، ویژگی مشابهی را نشان می دهند، به آن تکامل همگرا (Convergent evolution) می گویند و نشان می دهد که این ویژگی قطعا مفید است.

زمان بندی، همه چیز است

نخستین فاژی که پژوهشگران در آن محل های اتصال CtrA را شناسایی کردند، گروه خاصی از باکتری ها به نام کولوباکترال ها (Caulobacterales) را آلوده می نماید. کولوباکترال ها، گروهی از باکتری ها هستند که به خوبی آنالیز شده اند، زیرا به دو شکل وجود دارند؛ یک شکل که آزادانه در اطراف شنا می نماید و یک شکل که به سطح می چسبد. گروه نخست دارای پیلی و تاژک هستند، اما گروه دوم آن را ندارند.

در این باکتری ها، CtrA چرخه سلولی را تنظیم می نماید و معین می نماید که آیا یک سلول به طور مساوی به دو نوع سلولی مشابه تقسیم می گردد یا به صورت نامتقارن تقسیم می گردد تا یک سلول از شکل نخست و یک سلول از شکل دوم را فراوری کند.

اریل گفت: از آنجا که فاژ ها فقط می توانند سلول های گروه نخست را آلوده نمایند، به نفع آن هاست که تنها زمانی از میزبان خود خارج شوند که سلول های زیادی برای آلوده کردن وجود دارد. به طور کلی، کولوباکترال ها در محیط های فقیر از مواد مغذی زندگی می نمایند و بسیار پراکنده هستند، اما هنگامی که محیط مناسبی پیدا می نمایند، به سلول های گروه دوم تبدیل می گردند و تکثیر می شوند.

وی اضافه نمود: فرضیه ما این است که فاژ ها بر سطح CtrA که طی چرخه زندگی سلول ها بالا و پایین می رود، نظارت می نمایند تا بفهمند چه زمانی سلول در حال تبدیل شدن است و در آن نقطه، سلول را در هم می شنمایند، زیرا تعداد زیادی از سلول ها در نزدیکی آن ها وجود خواهد داشت تا آلوده شوند.

گوش دادن

روش اثبات این فرضیه، فشرده و بسیار سخت است؛ بنابراین بخشی از این پژوهش تازه نبود. در هر حال، اریل و همکارانش امیدوارند که در آینده به این موضوع بپردازند.

با وجود این، آن ها هیچ شرح قابل قبول دیگری را برای تکثیر مکان های اتصال CtrA در بسیاری از فاژ های مختلف نمی بینند که همگی برای آلوده کردن میزبان خود به پیلی و تاژک احتیاج دارند. پژوهشگران اظهار داشتند که موضوع جالب تر، پیامد های ناشی از ویروس هایی است که سایر ارگانیسم ها، حتی انسان ها را آلوده می نمایند.

اریل ادامه داد: هر آنچه در خصوص فاژ ها می دانیم و راهبرد های تکاملی که آن ها توسعه داده اند، نشان داده است که آن ها به ویروس هایی تبدیل می شوند که گیاهان و حیوانات را آلوده می نمایند. بنابراین، اگر فاژ ها به میزبان خود گوش دهند، ویروس هایی که بر انسان تأثیر می گذارند هم حتما همین کار را انجام می دهند.

چند نمونه مستند دیگر از فاژ ها وجود دارد که محیط خود را به روش های جالبی آنالیز می نمایند، اما هیچ کدام شامل فاژ های متفاوتی نمی شوند که از راهبرد مشابهی علیه میزبان های باکتریایی استفاده می نمایند.

اریل اضافه نمود: این پژوهش تازه حاکی از آن است که فاژ ها به آنچه در سلول می گذرد، گوش می دهند که در این مورد، از نظر رشد سلولی است، اما من پیش بینی می کنم که نمونه های بیشتری در راه است.

اریل اظهار داشت که اعضای آزمایشگاه او در حال حاضر، جستجوی گیرنده هایی را برای سایر مولکول های تنظیم نماینده باکتری در فاژ شروع نموده اند و در حال یافتن آن ها هستند.

راه های درمانی تازه

اریل گفت: نکته کلیدی پژوهش ما این است که ویروس از هوش سلولی برای تصمیم گیری استفاده می نماید و اگر این اتفاق در باکتری ها رخ می دهد، تقریبا به طور قطع در گیاهان و حیوانات نیز پیش می آید، زیرا اگر این یک راهبرد تکاملی منطقی باشد، تکامل، آن را کشف و از آن بهره برداری خواهد نمود.

برای مثال، یک ویروس حیوانی برای بهینه سازی راهبرد خود به منظور بقا و تکثیر ممکن است بخواهد بداند که در چه نوع بافتی قرار گرفته است یا واکنش ایمنی میزبان به عفونت آن چقدر قوی است.

اگرچه ممکن است فکر کردن درباره همه اطلاعاتی که ویروس ها می توانند جمع آوری نمایند و احتمالا آن ها را برای بیمارتر کردن ما به کار ببرند، ناراحت نماینده باشد، اما این اکتشافات، راه را برای ارائه درمان های تازه نیز هموار می نمایند.

اریل اضافه نمود: اگر در حال فراوری یک داروی ضد ویروسی باشید و بدانید که ویروس به سیگنال خاصی گوش می دهد، شاید بتوانید ویروس را فریب دهید.

در هر حال، تا به دست آوردن این نتیجه هنوز فاصله است. ما تازه درک این موضوع را شروع نموده ایم که ویروس ها چقدر فعالانه به ما چشم دوخته اند، چگونه بر آن چه در اطرافشان می گذرد، نظارت می نمایند و براساس آن تصمیم می گیرند. این شگفت انگیز است.