شناسايي ساختار لايه حفاظتي باکتري‌ها

[هیوا]

پژوهشگران براي نخستين بار بخشي از ساختار يک پروتئين قشر حفاظتي و سطح خارجي ميکروب‌ها را با کمک کريستالوگرافي (علم بلورشناسي) شناسايي کردند.

باکتري‌ها در سطح خارجي خود، يک لايه از پروتئين‌هايي دارند که آنها را در برابر تأثيرات خارجي حفظ مي‌کند. باکتري‌ها در جهان کنوني، آوازه خوبي ندارند، اما انسان‌ها نيز نمي‌توانند بدون اين ارگانيسم ميکروسکوپي و تک سلولي به حيات خود ادامه دهند. براي نمونه، انواع مخصوصي از ميکروب‌ها، لايه حفاظتي روي پوست انسان مي‌سازند، اما بايد همزمان در برابر حملات خارجي نيز از خود دفاع کنند. يک تيم پژوهشي از مؤسسه علوم زيستي مولکولار دانشگاه گراس در اتريش، نخستين نتايج تحقيقات خود پيرامون ساختار سطح حفاظتي اين باکتري‌ها را در تازه‌ترين شماره نشريه «ساختار بيولوژي» به نام «استرکتور» منتشر کرده است. اين تيم که مديريت آن به عهده پرفسور «والتر کلر» و متشکل از ميکروبيولوژها و ساختاربيولوژهاي گراس، وين و‌هامبورگ است، بر ساختارها و ويژگي‌هاي لايه‌هاي موسوم به «قشر- اس» تحقيق مي‌کند و به دنبال پاسخ به اينپرسش است که عملکرد و وظيفه اين لايه‌ها چيست؟ «قشرـ اس»، روزنه‌هاي نانومتري براي تبادل ماده با محيط و براي حفاظت در برابر محيط اطراف است. کلر مي‌گويد: باکتري‌ها در خارجي‌ترين جدار سلول خود اين لايه‌هاي موسوم به «قشر ـ اس» را مي‌سازند. اين لايه‌ها که با تلاش و زحمت فراوان باکتري‌ها توليد مي‌شوند، ساختارهايي از پروتئين هستند و تا 10 درصد از کل پروتئين را تشکيل مي‌دهند و چنين به نظر مي‌رسد که براي باکتري‌ها نيز بسيار مهمند. اين تيم پژوهشي به ويژه به دنبال تحقيق درباره کيفيت عمل ترکيب پروتئين‌هاي «قشر ـ اس» و همچنين چگونگي تأثيرپذيري اين پروتئين‌هاست. «تي پاوکوف»، يکي از پژوهشگران عضو اين تيم براي نخستين بار موفق شد با کمک کريستالوژي بخشي از ساختار پروتئين «قشر ـ اس» را با بالاترين درجه تجزيه و تحليل به نمايش بگذارد. اين دانشمند مي‌گويد: انسان مي‌تواند رابطه باکتري و «قشر ـ اس» را شبيه يک جنگجو با «پيراهن زرهي‌»‌اش تصور کند. اين قشر چون يک صافي عمل مي‌کند که مواد مورد نياز چون مولکول‌هاي مواد غذايي را به داخل ارگانيسم وارد و مواد مضر را دفع مي‌کند. پاوکوف مي‌گويد: اما «قشر ـ اس» حتي با ديگر سلول‌هاي ميزبان، از جمله انسان تأثير متقابل دارند و نيروهاي دفاعي بدن خود را تحريک مي‌کنند. اين پژوهشگر افزود، باکتري‌هاي اسيد لاکتيک که گلوکز را به استيد لاکتيک تبديل مي‌کنند، يک نمونه مشهور و معروف در اين رابطه هستند. اين پژوهشگر مي‌‌خواهد در گام‌هاي بعدي با کمک «کريو- ميکروسکوپ انتقال الکتروني» به نام «کريوـ تي.اي.ام» ساختار کل «قشر ـ اس» در نوعي از باکتري مشخص زمين را ثابت کند. «کريو- ميکروسکوپ انتقال الکتروني» يک نمايش تقريبا مطابق اصل از ساختارهاي بسيار ريز در ابعاد پنج تا چند 100 نانومتر را ممکن مي‌کند. در اين روش نمونه‌ها در لايه‌هاي نازک 200 نانومتري بسيار سريع در منهاي 90 درجه منجمد مي‌شوند، به گونه‌اي که کريستالي ساخته نمي‌شود و آب در وضعيت بي نظمي شفاف و شيشه‌اي باقي مي‌ماند. پژوهشگران مي‌توانند با اين روش بزرگي و ساختار ليپوزوم‌ها و ديگر ذرات را مشخص کنند. کلر مي‌گويد: در حالي که بخش بزرگي از کل «زيست توده» در روي زمين از باکتري‌ها شکيل شده است، اما اين ارگانيسم‌ها همچنان يک معما براي بشر باقي مانده‌اند.