باکتری و هورمون استرس
باکتری و هورمون استرس ارتباط ویژه ای با یکدیگر دارند و ما در این خبر قصد داریم به بررسی کامل روابط بین آنها و تحقیقاتی که در راستای کشف چگونگی شناسایی شدن هورمون های استرس توسط باکتری ها بپردازیم.
پروتئینی به تازگی کشف شده است که به باکتری ها کمک می کند تا بتوانند هورمون های استرس را شناسایی کنند و حرکت خود را در میزبان هدایت کنند. کاتکول آمین هایی مانند اپی نفرین، نوراپی نفرین و دوپامین از هورمون های استرس رایج در بدن انسان و حیوانات در انسان هستند. مسئله قابل توجه این است که استرس می تواند حساسیت بدن را به عفونت های باکتریایی افزایش دهد، چرا که براساس تحقیقات و آزمایشاتی در آزمایشگاه محققان دریافتند که هورمون های استرس سبب تحریک رشد پاتوژن های مختلف می شوند. این اتفاق قبلاً در سالمونلا (Salmonella enterica serovar Typhimurium) و سایر باکتری های روده، اشریشیا کلای و عامل ایجاد کننده وبا، ویبریو کلرا مشاهده شده بود. علاوه بر این هورمون های اپی نفرین و نور اپی نفرین پروسه عفونی کردن سلول ها توسط باکتری ها را آسان تر می کند، همچنین این هورمون ها بر بیوسنتز فاکتورهای واگیردار اثر می گذارند که اینکار سبب می شود تا عوامل بیماری زا قادر باشند تا به سلول ها بچسبند، به آنها نفوذ کنند و درنهایت سبب نابودی آنها شوند.
پروفسور کریستن یونگ، میکروبیولوژیست LMU، می گوید: بنابراین ما مشکوک بودیم که برخی از باکتری ها از چنین هورمون هایی به عنوان سیگنال برای شناسایی محیط میزبان یوکاریوتی استفاده می کنند. اما اساس مولکولی آن مشخص نبود.
پروفسور یونگ به همراه پروفسور Stephan A. Sieber از دانشگاه فنی مونیخ (TUM) و دیگر محققان در پی تحقیقات خود در این راستا توانستند محل اتصال اپی نفرین و فنیل افرین مشتق از اپی نفرین را در باکتری Vibrio campbellii شناسایی کنند. و با توجه به گزارشات این تیم در PNSA هدف هر دو مولکول پروتئین CheW می باشد. اما فارغ از آزمایشات و مباحث تخصصی اهمیت بیولوژیکی این مکانیسم در این است که باکتریها تشخیص می‌دهند که در روده میزبان هستند.
مطالعات با ارگانیسم مدل V. campbellii
دانشمند LMU می گوید: ما می خواستیم بدانیم چگونه باکتری ها کاتکول آمین ها را به عنوان مولکول های سیگنال تشخیص می دهند. “کدام گیرنده ها این فرآیند را کنترل می کنند؟”
برای مطالعه این مسئله، Sieber روشی را به منظور اصلاح شیمیایی اپی نفرین و فنیل افرین توسعه داد، به طوری که محققان بتوانند به طور مستقیم کمپلکس ها را از کاتکول آمین ها و پروتئین های باکتریایی متصل جدا کنند. پیش نیاز آزمایش ها این بود که ترکیبات جدید هیچ ویژگی بیولوژیکی که مولکول های اصلاح نشده نداشتند، نداشته باشند.
گروه یونگ آزمایش‌هایی انجام دادند تا ثابت کنند این چنین است. اپی نفرین به آهن متصل می شود، در حالی که فنیل افرین مشتق از اپی نفرین به آهن متصل نمی شود. محققان با انتخاب ترکیبات خود می خواستند این ایده که «باکتری ها زمانی اثر فعالیت هایشان بهتر است که منبع اتصال هورمون به آنها آهن هست» را رد کنند.
یونگ و سیبر با ویبریو کمبلی به عنوان ارگانیسم نمونه کار کردند. این باکتری دریایی ماهی، میگو، ماهی مرکب و بسیاری دیگر از بی مهرگان دریایی را آلوده می کند. آنها Vibrio campbellii را به کاتکول آمین های اصلاح شده شیمیایی اضافه کردند و سلول ها را لیز کردند (غشای سلول ها را شکستند) سپس، آنها تمام پروتئین هایی را که یک مولکول به آنها متصل شده بود، از لیز استخراج کردند و با استفاده از تجزیه و تحلیل پروتئوم آنها را مشخص کردند. این منجر به غنی‌سازی خاصی از پروتئین کموتاکسی محلول CheW شد.
متعاقباً، گروه یونگ پروتئین CheW را مستقیماً از باکتری ها جدا کردند، آن را خالص کردند و میل اتصال آن به کاتکول آمین ها را اندازه گیری کردند. در این فرآیند، محققان چیزی شگفت‌انگیز کشف کردند: هورمون‌ها همانطور که در ابتدا انتظار می رفت به خود گیرنده‌های شیمیایی متصل نمی‌شوند، بلکه به پروتئین جفت‌کننده CheW که بین گیرنده‌ها و یک آبشار انتقال سیگنال قرار دارد، متصل می‌شوند. کل این سیستم ادراک محرک و حرکت باکتری را در یک گرادیان شیمیایی کنترل می کند.
خلاصه خبر
یونگ به طور خلاصه می‌گوید: مطالعه ما بینش جدیدی در مورد ارتباط باکتریها با میزبانشان ارائه می‌کند. ما توانستیم نشان دهیم که رفتار شنای باکتری ها توسط هورمون های میزبان که توسط پروتئین CheW کنترل می شود، اصلاح می شود. تحرک، و به ویژه تحرک هدایت شده، برای کلونیزاسیون میزبان بسیار مهم است، زیرا باکتری ها عمداً به دنبال استعمار ارگانیسم و تسخیر همه سلول ها هستند. در مرحله بعدی، یونگ اکنون می‌خواهد دریابد که آیا می‌توان همین مکانیسم و سازوکار را در سایر باکتری ها تشخیص داد.
کلمات کلیدی: هورمون های استرس، باکتری ها، کاتکول آمین ها، اپی نفرین، دوپامین، نوراپی نفرین، پروتئین CheW، پروتئین جفت‌کننده CheW، پروتئین کموتاکسی، فنیل افرین
منبع: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220307113056.htm