علماء يكتشفون "عائلة فوقية" من البروتينات المفترسة لدى البكتيريا

علماء يكتشفون "عائلة فائقة" من البروتينات المفترسة لدى البكتيريا في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature Communications، حدد العلماء نوعًا جديدًا من البروتينات في البكتيريا قد يغير فهمنا لكيفية تفاعل هذه الكائنات الحية مع بيئاتها. تركز الدراسة على بروتين يُدعى PopA، وهو موجود في البكتيريا المفترسة Bdellovibrio bacteriovorus. يشكل هذا البروتين هيكلًا خماسيًا فريدًا، يختلف عن الهياكل الأحادية أو الثلاثية التي تُشاهد عادةً في البروتينات المماثلة. قاد فريق بحث دولي من جامعة بيرمنغهام هذه الدراسة، باستخدام تقنيات تصوير متقدمة كشفوا أن PopA له شكل كأس يمكنه احتجاز أجزاء من غشاء البكتيريا داخله. عندما تم إدخال PopA، وهو بروتين غشائي خارجي (OMP)، إلى بكتيريا E. coli، أدى ذلك إلى تلف الغشاء. هذا يشير إلى أن PopA قد يلعب دورًا في كيفية هجوم Bdellovibrio واستهلاكه للبكتيريا الأخرى، كما يقترح أن هناك طرقًا جديدة لم تُعرف سابقًا لتفاعل البكتيريا مع بيئاتها من خلال احتجاز الدهون (الليسودات). أظهرت التحليلات الهيكلية والبحث المستند إلى الذكاء الاصطناعي أن البروتينات المتشابهة لـ PopA، الموجودة في أنواع مختلفة من البكتيريا، تتشكل في رباعيات وسداسيات وحتى تسعيات، كلها تشترك في الميزات المميزة لاحتجاز الدهون. هذا الأمر يقترح وجود عائلة واسعة من البروتينات لم تُعرَف سابقًا، والتي قد يكون لها تأثيرات مهمة في تطور فهمنا لعمل البكتيريا وتفاعلاتهما مع بيئاتهما. علق البروفيسور أندرو لوفيرينج، المؤلف الرئيسي من جامعة بيرمنغهام، قائلًا: "اكتشافنا ذو أهمية كبيرة لأنه يتحدى ما كان يعتقده العلماء عن البروتينات البكتيرية. يقترح الهيكل والوظيفة الفريدة لـ PopA أن البكتيريا لديها طرق أكثر تعقيدًا للتفاعل مع بيئاتها مما كان يُعتقد سابقًا." "يمكن أن يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة لفهم كيف تعمل البكتيريا وتتفاعل مع بيئاتها، مما يؤدي إلى طرق جديدة لاستهداف البكتيريا الضارة، مع انعكاسات مهمة في مجالات الطب والتكنولوجيا الحيوية." بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة عائلة بروتينات جديدة تتشكل في هياكل حلقاتية، مما يوسع معرفتنا بالبروتينات البكتيرية ويشير إلى أن آلية التشكل في حلقات قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا. استخدم الفريق مجموعة من تقنيات التصوير المتقدمة مثل البلورة بالإشعاع السينكروتروني، والتصوير الإلكتروني البارد، والديناميكية الجزيئية، لإظهار أن PopA، الذي كان يعرف سابقًا باسم Bd0427، يُشكل تجويفًا مركزيًا لاحتجاز الدهون، وهو أمر غير اعتيادي في ضوء النموذج التقليدي لتشكل البروتينات الغشائية، والذي يركز على استبعاد الدهون. تقوم البروتينات الغشائية الخارجية (OMPs) بأداء مجموعة واسعة من الوظائف، بما في ذلك الإشارة، التصاق الخلايا المضيفة، تكاثف реакции حاسمة، ونقل المواد الذائبة والمواد الغذائية داخل وخارج العضيات في جسم الإنسان. فهم الطبيعة المتغيرة للبروتينات الغشائية الخارجية قد يوفر فوائد تراوح بين تطوير مضادات حيوية وتطور البيولوجيا الاصطناعية.