چگونه باکتری‌ها به سلول‌های ما نفوذ کرده و آنها را از بین میبرد

گروهی از دانشمندان آشکار ساختند که چگونه باکتری‌ها برای کشتن سلول‌های بدن ما به آنها نفوذ میکنند. تحقیق آنها نشان میدهد که چگونه ریز مته‌های باکتریایی در غشاء خارجی سلول‌های ما تجمع یافته و با شروع حرکت خود باعث سوراخ شدن غشاء خارجی سلول‌ها میشوند. این تحقیق که در ۱۱ آذر در مجله eLife به چاپ رسیده است میتواند زمینه ساز ایجاد داروهایی باشد که این مکانیسم را هدف قرار میدهند.

بر خلاف مته‌های مکانیکی که با چرخش مسیر خود را در روی یک سطح باز میکنند، ریز مته‌های باکتریایی فاقد قسمت‌های چرخنده هستند. در عوض آنها شبیه حلقه بوده و از مولکول‌های سمی تشکیل شده اند که خود به خود تجمع پیدا میکنند (self-assembling). هنگامی که این مولکول‌ها تجمع پیدا کردند، سموم یک تیغه در لبه داخلی، حلقه تشکیل داده و درون غشاء سلولی فرو می‌روند و یک سوراخ ایجاد می‌کنند.

برای مشخص کردن چگونگی تشکیل این حلقه‌ها یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی به نام Natalya Dudkina هزاران تصویر از غشاهای مصنوعی پوشیده شده با این سموم را به وسیله میکروسکوپ الکترونی تهیه کرد. دکتر Dudkina یکی از اعضای گروه دکتر Helen Saibil از دانشگاه لندن است که متخصص تصویر برداری ساختارهای زیستی به کمک میکروسکوپ الکترونی می‌باشد.

دکتر Dudkina میگوید:

"هر حلقه تقریبا از ۳۷ کپی از مولکول‌های سم تشکیل شده است. اما علاوه بر حلقه‌های کامل، ما حلقه‌های ناکامل هلال مانندی را نیز مشاهده کردیم. البته مشکلی که ما با آن مواجه هستیم این است که تصاویر ما تنها نشان دهنده مراحل متفاوت میانی از این فرآیند و در یک لحظه می‌باشد."

راه حل این مشکل، تولید یک فیلم از اتفاقاتی است که هنگام قرار گیری سموم بر روی غشاء رخ میدهد. این کار به کمک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در آزمایشگاه Bart Hoogenboom در مرکز نانوتکنولوژی لندن اتفاق افتاد. میکروسکوپ AFM از یک سوزن بسیار ظریف استفاده میکند تا به جای اینکه سطوح را ببیند آنها را احساس کند. این سوزن به صورت مکرر سطح را مورد بررسی قرار میدهد تا یک تصویر متحرک با سرعتی مناسب ایجاد کند و نشان دهد چگونه سموم روی غشاء حرکت کرده و بر روی آن سوراخ ایجاد می‌کنند.

یکی از اعضای آزمایشگاه Hoogrnboom دکتر Carl Leung اظهار داشت:

" مشاهده چنین فرآیندی بسیار مجذوب کننده بود. پس از تجمع اولیه سموم به صورت هلال‌ها و حلقه‌ها آنها به جابجایی بر روی سطح غشاء ادامه می‌دهند. سپس متوقف شده و در غشاء گیر می‌کنند و شروع به خارج ساختن موادی می‌کنند که هنگام ایجاد سوراخ از غشاء به جای می‌مانند، درست مانند براده‌های چوب هنگامی که با مته آن را سوراخ می‌کنید."

یک عامل تعجب آور برای این گروه لازم نبودن حلقه‌های کامل برای ایجاد سوراخ در غشا سلول بود. حتی قطعات کوچک نیز قادر به ایجاد سوراخ هستند البته در اندازه کوچکتر و این سوراخ‌ها را برای تغذیه باکتری از محتویات سلول باز نگه میدارند.

این یافته‌ها به همراه هم نشان دهنده چگونگی ایجاد سوراخ به وسیله این سموم در غشاء سلولی است. تصاویر لحظه ای میکروسکوپ الکترونی نشان دهنده چگونگی ساختاربندی حلقه‌ها در شروع و پایان این فرآیند بوده و تصاویر AFM نشان دهنده مراحل میانی این فرآیند است.

این مطالعه برای ایجاد داروهای جدید که این ریز مته‌ها را هدف قرار دهند بسیار کاربردی است. از بیماری‌هایی که به این طریق عمل میکنند میتوان به سینه پهلو (pneumonia) مننژیت (Meningitis) و عفونت خونی (septicemia) اشاره کرد. بررسی‌های پیشرفته بر روی چنین دارو‌هایی در حال انجام است و در دانشگاه Leicester نوع تغییر ژنتیکی یافته این سم تولید شده تا بتوان مراحل مختلف فرآیند ایجاد سوراخ را مورد بررسی قرار دهند.

منبع: eLife