Fajlar, bakteriyel DNA hasarını algılayabilir, bu da onları çoğaltmaya ve gemiden atlamaya tetikler. Getty Images Plus ile Hücreleri/iStock'u Tasarlayın
İki yıldan fazla süren COVID-19 pandemisinden sonra, bir virüsü, bir hücreye giren ve patlamadan önce kendisinin milyonlarca kopyasını oluşturmak için makinelerini kaçıran akılsız bir katil olan kötü bir çivili top olarak hayal edebilirsiniz. Dahil olmak üzere birçok virüs için COVID-19'a neden olan koronavirüs, “akılsız katil” sıfatı esasen doğrudur.
Ancak virüs biyolojisinde göründüğünden daha fazlası var.
Neden olan virüs olan HIV'i ele alın AİDS. HIV bir retrovirüs bu, bir hücreye girdiğinde doğrudan bir öldürme çılgınlığına yol açmaz. Bunun yerine, kendini kromozomlarınıza entegre eder ve ürperir, hücreye kopyalarını yapmasını emretmek için doğru anı bekler ve diğer bağışıklık hücrelerini enfekte etmek ve sonunda AIDS'e neden olmak için patlar.
HIV'in tam olarak hangi anı beklediği hala bir aktif çalışma alanı. Ancak diğer virüsler üzerine yapılan araştırmalar uzun zamandır bu patojenlerin öldürme konusunda oldukça "düşünceli" olabileceklerini ima etti. Elbette virüsler sizin ve benim gibi düşünemezler. Ancak, ortaya çıktığı gibi, evrim onlara oldukça ayrıntılı karar verme mekanizmaları bahşetmiştir. Örneğin bazı virüsler, DNA hasarını tespit ederlerse içinde bulundukları hücreyi terk etmeyi seçerler. Görünüşe göre virüsler bile batan bir gemide kalmayı seviyor.
My laboratuvar moleküler biyolojisi üzerinde çalışıyor bakteriyofajlarveya kısaca fajlar, yirmi yılı aşkın bir süredir bakterileri enfekte eden virüsler. Son zamanlarda, meslektaşlarım ve ben göründü Bu fajlar, karar vermelerine yardımcı olmak için önemli hücresel sinyalleri dinleyebilir. Daha da kötüsü, onlar için dinlemeyi yapmak için hücrenin kendi “kulaklarını” kullanabilirler.
DNA hasarından kaçış
Düşmanınızın düşmanı dostunuzsa, fajlar kesinlikle dostunuzdur. fajlar bakteri popülasyonlarını kontrol etmek doğada ve klinisyenler bunları giderek daha fazla kullanıyor bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek antibiyotiklere cevap vermeyen tiplerdir.
En iyi çalışılan faj, lambda, biraz HIV gibi çalışır. Bakteri hücresine girdikten sonra lambda, çoğu virüsün yaptığı gibi hücreyi kopyalayıp öldürmeyeceğine veya HIV'in yaptığı gibi hücrenin kromozomuna entegre olup olmayacağına karar verir. İkincisi ise, lambda bakteri her bölündüğünde konakçıyla zararsız bir şekilde çoğalır.
Bu video, E. coli'yi enfekte eden bir lambda fajını göstermektedir.
Ancak HIV gibi lambda da boş boş oturmak değildir. Bakteri hücresi içindeki DNA hasarı belirtilerini dinlemek için stetoskop gibi CI adı verilen özel bir protein kullanır. Bakterinin DNA'sı tehlikeye girerse, içinde yuvalanmış lambda fajı için bu kötü haber. Hasarlı DNA, doğrudan evrimin çöp sahasına götürür çünkü üremesi gereken faj için işe yaramaz. Böylece lambda, replikasyon genlerini açar, kendi kopyalarını yapar ve enfekte olacak daha fazla hasar görmemiş hücre aramak için hücreden dışarı çıkar.
Hücrenin iletişim sistemine dokunmak
Bazı fajlar, kendi proteinleriyle bilgi toplamak yerine, enfekte olmuş hücrenin kendi DNA hasar sensörüne dokunur: LexA.
CI ve LexA gibi proteinler Transkripsiyon faktörleri kromozom olan DNA talimat kitabı içindeki belirli genetik kalıplara bağlanarak genleri açıp kapatan. Kolifaj 186 gibi bazı fajlar, kromozomlarında bakteriyel LexA'nın bağlanabileceği kısa bir DNA dizisi varsa, kendi viral CI proteinlerine ihtiyaç duymadıklarını anladılar. DNA hasarını tespit ettikten sonra, LexA fajın çoğalt-ve-öldür genlerini aktive edecek, esasen hücreyi çift çaprazlayarak fajın kaçmasına izin verirken intihar edecek.
Bilim adamları ilk önce CI'nin faj karar vermedeki rolünü bildirdiler 1980’lerde ve Coliphage 186'nın karşı istihbarat hilesi 1990'lerin sonunda. O zamandan beri, bakteriyel iletişim sistemlerine dokunan birkaç faj raporu daha var. Bir örnek faj phi29bakterinin bir spor veya bir tür bakteri yumurtası oluşturmaya ne zaman hazır olduğunu tespit etmek için konağın transkripsiyon faktörünü kullanan aşırı ortamlarda hayatta kalabilen. Phi29, hücreye DNA'sını spora paketlemesi talimatını verir ve spor filizlendiğinde tomurcuklanan bakterileri öldürür.
Transkripsiyon faktörleri genleri açar ve kapatır.
Gelen eden yeni yayınlanan araştırma, meslektaşlarım ve ben birkaç faj grubunun bağımsız olarak başka bir bakteriyel iletişim sistemine girme yeteneğini geliştirdiğini gösteriyoruz: CtrA proteini. CtrA, bakterilerde farklı gelişim süreçlerini harekete geçirmek için birden fazla dahili ve harici sinyali entegre eder. Bunlar arasında anahtar adı verilen bakteri uzantılarının üretimidir. kamçı ve pili. Görünüşe göre bu fajlar, onları enfekte etmek için kendilerini bakterilerin pili ve flagellalarına bağlarlar.
Önde gelen hipotezimiz, fajların CtrA'yı, spor pili ve flagella'nın yakınında kolayca enfekte edebilecekleri yeterli bakterinin ne zaman olacağını tahmin etmek için kullanmasıdır. "Akılsız bir katil" için oldukça akıllıca bir numara.
Ayrıntılı kararlar veren tek fajlar bunlar değil - hepsi bir beyne sahip olmanın bile faydası olmadan. enfekte eden bazı fajlar basil bakteriler bir hücreyi her enfekte ettiklerinde küçük bir molekül üretirler. Fajlar bu molekülü algılayabilir ve faj enfeksiyonlarının sayısını saymak etraflarında gerçekleşmektedir. Uzaylı istilacılar gibi, bu sayı, çoğalt ve öldür genlerini ne zaman açmaları gerektiğine karar vermelerine yardımcı olur, yalnızca konakçılar nispeten bol olduğunda öldürür. Bu şekilde, fajlar, kendi uzun vadeli hayatta kalmalarını sağlamak ve garanti etmek için konakçılarının asla tükenmemesini sağlar.
Viral karşı istihbaratla mücadele
Bakteriyel virüsler tarafından yürütülen karşı istihbarat operasyonlarını neden önemsemeniz gerektiğini merak ediyor olabilirsiniz. Bakteriler insanlardan çok farklı olsa da, onları enfekte eden virüsler o kadar farklı değil insanları enfekte eden virüslerden. oldukça fazla her numara fajlar tarafından oynanan daha sonra insan virüsleri tarafından kullanıldığı gösterilmiştir. Bir faj bakteriyel iletişim hatlarına dokunabiliyorsa, neden bir insan virüsü sizinkine dokunmasın?
Şimdiye kadar araştırmacılar, bu hatları ele geçirirlerse insan virüslerinin ne dinlediğini bilmiyorlar, ancak birçok seçenek akla geliyor. Fajlar gibi insan virüslerinin de strateji belirlemek, hücre büyümesini ve doku oluşumunu tespit etmek ve hatta bağışıklık tepkilerini izlemek için potansiyel olarak sayılarını sayabileceklerine inanıyorum. Şimdilik bu olasılıklar sadece spekülasyondur, ancak bilimsel araştırmalar devam etmektedir.
Hücrelerinizin özel konuşmalarını dinleyen virüslere sahip olmak, resimlerin en pembesi değildir, ancak gümüş astarı da yoktur. Dünyanın her yerindeki istihbarat teşkilatlarının iyi bildiği gibi, karşı istihbarat ancak gizli olduğunda çalışır. Tespit edildiğinde, sistem düşmanınıza yanlış bilgi vermek için çok kolay bir şekilde kullanılabilir. Benzer şekilde, gelecekteki antiviral tedavilerin, viral replikasyonu önleyen antiviraller gibi geleneksel topçuları, virüsü içinde bulunduğu hücrenin farklı bir dokuya ait olduğuna inandırmak gibi bilgi savaşı hileleriyle birleştirebileceğine inanıyorum.
Ama sus, kimseye söyleme. Virüsler dinliyor olabilir!
Yazar hakkında
İvan Erill, Biyoloji Bilimleri Doçenti, Maryland Üniversitesi, Baltimore County
Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.
İlgili Kitaplar:
Beden Skoru Tutar: Travmanın İyileşmesinde Beyin Zihin ve Beden
ile Bessel van der Kolk
Bu kitap, travma ile fiziksel ve zihinsel sağlık arasındaki bağlantıları araştırıyor, iyileşme ve iyileşme için içgörüler ve stratejiler sunuyor.
Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın
Nefes: Kayıp Bir Sanatın Yeni Bilimi
James Nestor tarafından
Bu kitap, nefes alma bilimini ve pratiğini araştırıyor, fiziksel ve zihinsel sağlığı iyileştirmek için içgörüler ve teknikler sunuyor.
Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın
Bitki Paradoksu: Hastalığa ve Kilo Almaya Neden Olan "Sağlıklı" Besinlerdeki Gizli Tehlikeler
Steven R. Gundry tarafından
Bu kitap diyet, sağlık ve hastalık arasındaki bağlantıları araştırıyor ve genel sağlık ve sıhhati iyileştirmek için içgörüler ve stratejiler sunuyor.
Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın
Bağışıklık Kodu: Gerçek Sağlık ve Radikal Yaşlanma Karşıtı için Yeni Paradigma
kaydeden Joel Greene
Bu kitap, epigenetik ilkelerinden yararlanarak ve sağlık ve yaşlanmayı optimize etmek için içgörüler ve stratejiler sunarak sağlık ve bağışıklığa yeni bir bakış açısı sunuyor.
Daha fazla bilgi veya sipariş için tıklayın
Eksiksiz Oruç Rehberi: Aralıklı, Alternatif Gün ve Uzun Süreli Oruçla Vücudunuzu İyileştirin
Jason Fung ve Jimmy Moore tarafından
Bu kitap, genel sağlık ve sıhhati iyileştirmek için içgörüler ve stratejiler sunarak oruç bilimini ve uygulamasını araştırıyor.
