ویروس «راپونزل» دم دراز عجیبی دارد و ما بالاخره متوجه دلیل آن شده‌ایم!
به مدت میلیاردها سال، ویروس‌ها و باکتری‌ها در یک مسابقه تسلیحاتی بی‌پایان درگیر هستند و این امر باعث شده که یک ویروس شکارچی به “هیولای دم‌دار” تبدیل شود.
صحبت از ویروس منحصربه‌فرد باکتری‌خوار یا باکتریوفاژی به نام P74-26 که به آن لقب ویروس «راپونزل» داده‌اند. دم طویل آن را به موهای افشان دراز شخصیت افسانه‌ای شاهزاده خانم راپونزل تشبیه کرده‌اند.
این دم این پاتوژن را در میان انبوهی از همتایان خود برجسته می‌کند. با طولی نزدیک به یک میکرومتر، این زائده 10 برابر بیشتر از سایر باکتریوفاژها است.
در واقع، این ویروس طولانی‌ترین دم را در بین ویروس‌های شناخته شده دارد و به طرز عجیبی، پایدارترین دم بین آنها هم است.
-------
علت و عوارض مشکل پزشکی از چیست؟
طبق تحقیقات جدید، این زائده دراز احتمالاً همان چیزی است که به ویروس راپونزل اجازه می دهد یکی از سخت‌ترین باکتری های روی زمین و در یکی از نامناسب ترین محیط ها راه پیدا کند و سوراخش کند.
در چشمه های آب گرم حبابی که دمای آنها به بیش از 77 درجه سانتیگراد (170 درجه فارنهایت) می رسد، ویروس راپونزل با آلوده کردن باکتری Thermus thermophilus نفوذ می‌کند و از مواد داخل باکتری برای تولید مثل و تکثیر استفاده می‌کند.
دانشمندان با تصویربرداری‌های مختلف و ترکیب آنها با هم، توانسته‌اند ساختار منحصر به فرد آن را کشف کنند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای «شبکه پیچیده در هم تنیده» را که برای ساختن این کاوشگر بسیار طولانی هماهنگ می‌شود، نمایان کرده است.
امیلی آنیلو، میکروبیولوژیست از دانشکده پزشکی چان دانشگاه ماساچوست، توضیح می‌دهد : ما از تکنیکی به نام میکروسکوپ الکترونی کرایو استفاده کردیم که یک میکروسکوپ عظیم است که به ما امکان می‌دهد هزاران تصویر و فیلم کوتاه را با بزرگنمایی بسیار بالا بگیریم.
با گرفتن عکس‌های زیادی از لوله‌های دم فاژ و چیدن آنها در کنار هم، توانستیم دقیقاً بفهمیم که بلوک‌های سازنده چگونه در کنار هم قرار می‌گیرند.»
دم های باکتریوفاژها دارای طول‌ها و سبک‌های مختلفی هستند: برخی بلند، برخی کشسان، برخی کوتاه و برخی سفت هستند. این «ماشین‌های» مولکولی تکامل یافته‌اند تا سلول‌های میزبان باکتریایی خاص را قبل از نفوذ به آنها شناسایی کنند و سپس ژنوم خود را برای همانندسازی به سیتوپلاسم آنها تحویل دهند.
با توجه به ماهیت قفل و کلیدی این حمله، تنوع زیادی از دم در میان باکتریوفاژها وجود دارد که تقریباً در هر زیستگاه روی زمین یافت می شود. اما چگونه این دم ها متفاوت می‌شونمد؟
تا به امروز، دانشمندان برهمکنش‌های بسیار کمی از فاژ-میزبان را مشخص کرده‌اند، و اکنون که مقاومت آنتی‌بیوتیکی تهدیدی فزاینده برای سلامت انسان است، کارشناسان به فاژها روی آورده‌اند تا ایده‌هایی در مورد چگونگی غلبه بر «ابر میکروب‌ها» پیدا کنند.
به عنوان مثال، به نظر می رسد دم ویروس راپونزل شاید کاربردی در این زمینه پیدا کند.
علیرغم طول بسیار زیاد آن، دم ویروس راپونزل به نصف تعداد بلوک‌های سازنده دیگر باکتریوفاژها متکی باشد و به نظر می‌رسد که این همه تفاوت را همین ایجاد کرده باشد.
“تصور کنید دو آجر کوچک لگو به یک آجر بزرگ بدون درز تبدیل شوند. این دم بلند با بلوک‌های ساختمانی بزرگتر و محکم‌تر ساخته شده و همین می تواند دم را در دمای بالا مقاوم سازد.»
این زیرواحدهای فوق‌العاده مستحکم با مکانیزمی شبیه به آجرهای لگو که یک طرف آن گل میخی و طرف دیگر جیبی دارند، شبیه به یک توپ و سوکت هستند.
در ویروس ها، هر یک از این بلوک های ساختمانی نوعی شکل حلقه مانند هستند، به این معنی که کل دم پس از تکمیل، یک لوله توخالی را تشکیل می دهد. این کانالی است که ویروس پس از نفوذ به سلول باکتری، ژنوم خود را از طریق آن می فرستد.
دم ویروس راپونزل فوق‌العاده بلند است که به نظر می‌رسد به آن قدرت بیشتری در قفل شدن روی باکتری‌ها و نفوذ به آن می‌دهد. با این حال، این طول بسیار زیاد به این معنی است که شانس بیشتری برای اشتباه کردن مونتاژ دم وجود دارد.
محققان فکر می کنند باید مکانیسم‌های داخلی وجود داشته باشد که دم در حال رشد را در مسیر درست نگه دارد و این مکانیسم ها احتمالاً با سایر فاژها مشترک است. درک نحوه عملکرد آنها می تواند روزی به دانشمندان کمک کند تا درمان های بهتری در مبارزه با باکتری های کشنده ایجاد کنند.
این مطالعه در Journal of Biological Chemistry منتشر شده است.
