کشف آنتی‌بیوتیک‌های جدید از باکتری‌های حشره‌کش

به گزارش گفتمان ما به نقل از Asr Iran،

یک مطالعه جدید، باکتری‌هایی را بررسی کرد که در کرم‌های کوچکی که حشرات را می‌کشند، زندگی می‌کنند و مشخص شد که این کار می‌تواند به توسعه آنتی‌بیوتیک‌های جدید کمک کند. به گزارش ایسنا، محققان موسسه میکروبیولوژی زمینی «ماکس پلانکن و دانشگاه ماربورگ(Marburg) بررسی کردند که چگونه این باکتری‌ها نسخه‌های مختلفی از «GameXPeptides» را تولید می‌کنند که حشرات را می‌کشند. این مطالعه که در مجله Nature Ecology & Evolution منتشر شده است، چگونگی تکامل این ترکیبات باکتریایی را بررسی کرد، زیرا تغییرات در DNA باکتری‌ها در طول زمان GameXPeptides را تغییر داد. این تنوع می‌تواند به داروهای جدید منجر شود، زیرا این پپتیدها به دسته وسیع‌تری به نام پپتیدهای غیر ریبوزومی تعلق دارند. باکتری‌ها چگونه سلاح‌های شیمیایی مختلفی را توسعه می‌دهند؟ طبق این مطالعه، محققان GameXPeptides را در باکتری‌های Xenorhabdus و Photorhabdus که با کرم‌های کوچکی به نام نماتد(nematode) زندگی می‌کنند، بررسی کردند. وقتی نماتدها وارد حشره میزبان می‌شوند، باکتری‌ها آزاد می‌شوند و این ترکیبات را تولید می‌کنند که آن را می‌کشند. این تیم تاریخچه تکاملی GxpS، آنزیمی را که GameXPeptides را تولید می‌کند، بازسازی کرد تا چگونگی تکامل ساختارهای مختلف پپتید را بررسی کند. این مطالعه ۴۹ ترکیب از جمله محصولات جانبی را شناسایی کرد. گئورگ هوچبرگ(Georg Hochberg)، محقق دانشگاه ماربورگ گفت: این کار مثل بازی شطرنج پنج‌بعدی بود. نوترکیبی مکرر، تاریخچه تکاملی این آنزیم‌ها را مبهم می‌کند. هر رویداد نوترکیبی، بخشی از گذشته آنها را بازنویسی می‌کند، اما دقیقاً همین پیچیدگی است که این سیستم را بسیار جذاب می‌کند. این مطالعه ادامه داد که انتخاب طبیعی، رانش ژنتیکی و سوگیری‌های نوترکیبی، تکامل پپتیدهای غیر ریبوزومی، دسته‌ای از ترکیبات مورد استفاده در آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند پنی‌سیلین و همچنین سموم را شکل می‌دهند. همانطور که در این مطالعه آمده است؛ اگر مکانیسم‌های زیربنایی تنوع محصولات طبیعی باکتریایی را بهتر درک کنیم، ممکن است کشف آنتی‌بیوتیک‌های جدیدی که بر مقاومت‌های موجود غلبه می‌کنند، امکان‌پذیر شود. دانشمندان سه نیرو را یافتند که به توضیح دلیل وجود نسخه‌های مختلف GameXPeptide کمک می‌کند. درک این فرآیندها می‌تواند به دانشمندان در کشف نسخه‌های دیگری از پپتیدهای غیرریبوزومی دیگر کمک کند. البته انتخاب طبیعی به تنهایی تنوع این ترکیبات را توجیه نمی‌کند. جهش‌های تصادفی و تبادل ژنتیکی نیز نوع گونه‌های نوظهور را شکل می‌دهند. وقتی DNA مبادله یا بازآرایی می‌شود، در فرآیندی به نام «نوترکیبی»، ترکیبات ژنتیکی جدیدی ایجاد می‌کند. محققان ۲۷ رویداد نوترکیبی مترادف را شناسایی کردند که ساختارهای پپتیدی را تغییر نمی‌دادند و ۲۶ رویداد غیرمترادف که می‌توانستند آنها را تغییر دهند. این تیم همچنین دریافتند که نوترکیبی بیشتر بین دامنه‌های آنزیمی با توالی‌های DNA مشابه، به‌ویژه در یک ژن محتمل است. این سوگیری، انواع پپتیدی را که می‌توانند از طریق نوترکیبی پدیدار شوند، محدود می‌کرد. این یافته‌ها می‌توانند به تحقیقات آینده در مورد آنتی‌بیوتیک‌ها کمک کنند. این مطالعه یک خانواده از آنزیم‌های تولیدکننده پپتید را بررسی کرد. محققان می‌گویند برای تعیین اینکه آیا اصول تکاملی یکسانی در مورد پپتیدهایی که انسان در پزشکی استفاده می‌کند، اعمال می‌شود یا خیر، به کار بیشتری نیاز است. با این حال و با این اوصاف، بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها پپتیدهای غیر ریبوزومی هستند. این محققان ممکن است مسیری را برای کاوش باز کرده باشند که به دانشمندان امکان بررسی آنتی‌بیوتیک‌های جدید را بدهد. هلگه بُد(Helge Bode) از موسسه میکروبیولوژی زمینی «ماکس پلانک» گفت: نتایج ما نشان می‌دهد که چارچوب مفهومی که برای GameXPeptides توسعه داده‌ایم می‌تواند به عنوان راهنمایی برای رمزگشایی نیروهای تکاملی مؤثر بر سایر خانواده‌های محصولات طبیعی، مانند سنتازهای پلی‌کتید که مانند NRPS، بسیاری از محصولات طبیعی مرتبط با بالینی را تولید می‌کنند، عمل کند. دانشمندان با درک چگونگی تکامل و تنوع این محصولات در باکتری‌ها ممکن است بتوانند با مقاومت فعلی که انسان‌ها در برابر برخی از آنتی‌بیوتیک‌های موجود ایجاد کرده‌اند، مقابله کنند.