מחקר חדש מהאוניברסיטה העברית בירושלים חושף כיצד וירוסים התוקפים חיידקים- בקטריופאג'ים (או “פאג'ים”) – משתמשים בקטע זעיר של חומר גנטי כדי להשתלט על התא החיידקי ולייצר עותקים חדשים של עצמם.
המחקר מראה כי מולקולת RNA קטנה מאוד, בשם, PreS פועלת כמעין “מתג נסתר” בתוך התא החיידקי. הפעלת המתג משנה את פעילות התא ודוחפת את תהליך ההדבקה קדימה.
עמידות לאנטיביוטיקה היא אחד האיומים הבריאותיים הגדולים בעולם. ההערכה היא שעד שנת 2050, זיהומים הנגרמים מחיידקים עמידים עלולים לגרום למותם של עד 10 מיליון בני אדם בשנה. אחת האלטרנטיבות המבטיחות היא טיפול בפאג'ים – שימוש בווירוסים שתוקפים חיידקים באופן ממוקד, במקום להסתמך רק על אנטיביוטיקה.
הבנת הכלים שבהם משתמשים פאג'ים, כמו PreS מספקת ידע בסיסי חשוב שעשוי לסייע בפיתוח טיפולים פאג'יים חכמים ויעילים יותר בעתיד.
צוות המחקר מהאוניברסיטה העברית, בהובלת ד”ר סהר מלמד, הדוקטורנט אביעזר סילברמן, הסטודנטית לתואר שני רנים נאשף והביולוגית החישובית רעות וסרמן, בשיתוף עם פרופ' עידו גולדינג מאוניברסיטת אילינוי, גילה כי הפאג' מייצר RNA קטן בשם PreS המשמש כמתג מולקולרי.
עד כה, רוב מחקרי הפאג'ים התמקדו בחלבונים ויראליים. המחקר הנוכחי מראה שפאג'ים משתמשים גם במולקולות RNA כדי לתכנת מחדש את התא החיידקי לאחר שכבר נוצרו ה־mRNA של החיידק לשכבת בקרה נוספת במהלך ההדבקה.
PreS נקשר ל־mRNA של חיידקיים חשובים ומשנה אותם כך שיסייעו לווירוס להעתיק את ה-DNA שלו ולהתקדם לשלב הייצור והליזיס (התפוצצות התא).
באמצעות שיטה מתקדמת למיפוי אינטראקציות RNA-RNA (RIL-seq), נמצא כי אחד היעדים המרכזיים של PreS הוא ה־mRNA של ,dnaN גן המקודד לחלבון חיוני לשכפול DNA . הגדלת ייצור DnaN מעניקה לפאג' יתרון משמעותי בתחילת ההדבקה.
PreS פועל על ידי שינוי המבנה של ה־mRNA של dnaN . בדרך כלל, חלק ממנו מקופל בצורה שמקשה על הריבוזומים לתרגם אותו. הקישור של “PreS “ פותח את המבנה ומאפשר תרגום יעיל יותר.
התוצאה: יותר חלבון ,DnaN שכפול ויראלי מהיר יותר והדבקה חזקה יותר. כאשר החוקרים הסירו את PreS או פגעו באתר הקישור שלו, הפאג' נחלש, התרבה לאט יותר ושלב ההרס התא התעכב.
הממצא מפתיע במיוחד משום ש־RNA קטנים לא נחשבו עד כה לשחקנים מרכזיים בביולוגיה של פאג'ים. העובדה ש-PreS שמור מאוד בפאג'ים רבים מצביעה על “ערכת כלים” משותפת של RNA קטנים שעדיין לא נחשפה במלואה.
ד”ר מלמד מסכמת כי גם בפאג' למבדה, אחד הווירוסים הנחקרים ביותר מזה 75 שנה, עדיין מסתתרים מנגנונים לא מוכרים, מה שמעיד על מורכבות רבה של בקרה מבוססת RNA בעולם הפאג'ים.
