Bakteriyofajların virüs enzimi, bakterilerin bağışıklık sistemini tetikleyerek kendi silahını ona karşı kullanıyor

Bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için yeni yollar arayan bilim insanları, giderek daha fazla bakteri fajı (faj) olarak bilinen virüsleri kullanıyor. Bu virüsler yalnızca bakterilere saldırır ve zararlı mikropları öldürürken hücrelere zarar vermez; aynı zamanda antibiyotiklere direnç geliştirmiş bakterilere de saldırmaya yarar.

Ancak faj tedavisi önemli bir engelle karşılaşıyor: Bakteriler virüsler karşısında savunmasız değil. Kendi bağışıklık sistemlerini evirmişler ve bu savunmaların anlaşılması, onları yenmeyi başaran terapötik fajların geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Yeni araştırma, bakterilerin viral saldırıyı nasıl tanıdığına dair önemli bir mekanizmayı ortaya koydu. Bilim insanları, virüsün bir enziminin bakteri hücresi içindeki kritik bir sensör molekülünü kestiğini tespit etti. Bu hasar, bir alarm işareti olarak çalışarak bağışıklık tepkisini aktive ediyor. Bulgu, uzun vadede bakterilerin bağışıklık savunmalarını atlayabilen daha etkili faj tedavilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.

“Bu, bakteri bağışıklığının en yaygın biçimlerinden biri; nihayet onu çözdüğümüzde bu tam bir eureka anıydı,” diyor University of Utah Health’de biyokimyadan yardımcı doçent Sam Hobbs ve çalışmayı anlatan makalenin ilk yazarı.

Sonuçlar Science dergisinde yayımlandı.

Bakterilerin Virüslere Karşı Son Çareye Başvurusu

Çalışma, CBASS olarak adlandırılan bir bakteri bağışıklık sistemi üzerine odaklandı. Aktive olduğunda CBASS, enfekte olmuş bakterinin, istila eden virüsün komşu hücrelere yayılmasına fırsat vermeden kendini öldürdüğü aşırı bir “son çare” tepkisini tetikleyebilir.

Bu savunmanın aktive edilmesi bakteri için ölümcül olduğu için sistemin gerçek bir viral tehdidi büyük hassasiyetle tanıması gerekir.

Hobbs ve arkadaşları, bu tespit sürecinin virüsün kendisinin ihtiyaç duyduğu bir şeye dayandığını buldu. Belirli fajlar, bakteriyi saldırı hakkında uyaran sinyal olan bir enzim üretiyor.

“Belirli faj türleri proteaz olarak adlandırılan, diğer proteinleri parçalayan bir protein içerir,” diyor Hobbs. “Protezden bulunduğumuz gibi, fajın proteazi doğrudan konak proteine etki ediyor ve tüm sinyal yolunu açan şey bu.”

Bir Virüs Enzimi Alarmı Patlatıyor

Bu virüs tespit biçimi, ilgili antiviral bağışıklık sistemlerinden belirgin şekilde farklı. Bu yolların bazıları viral genetik materyali doğrudan tanırken, CBASS’ta tetikleyici, bakteri konakına ait bir proteine etki eden bir virüs proteininin aktivitesinden geliyor.

“Konak proteinlerinin nasıl aktive edildiğine dair tamamen yeni bir mekanizma bu,” diyor Hobbs. “Bunun böyle çalışacağını asla tahmin edemezdim.”

Bulgu, bakterilerin fajlara karşı kendini savunmasını açıkladığı gibi, insanlarda bağışıklığın anlaşılmasına da yön verebilir.

CBASS, insanlarda bulunan bir bağışıklık yoluyla ilişkili ve bu antiviral savunmanın evrimsel tarihin geniş bir döneminde korunduğunu gösteriyor. Bu bağlantı, yolun en azından bakterilerle insanlar paylaştığı ortak ataya kadar uzandığını işaret ediyor.

İnsanlarla Bağlantısı Olan Kadim Bir Bağışıklık Sistemi

Bakteriler aynı zamanda bağışıklık hakkındaki temel soruları araştırmak için kullanışlı bir deney sistemi sağlıyor. Hızlı yaşam döngüleri, bilim insanlarına bağışıklık süreçlerini hızlı şekilde çalışıp bunları insana daha yakın biyolojik modellerde test etmelerine olanak tanıyor.

“Bu sistemlerin bakteriler ve insanlar arasında korunduğunu görmek, bu önemli yolun milyarlarca yıl boyunca farklı organizmalarda korunduğunu gösteriyor,” diyor Hobbs. “Hücreler bize bunun gerçekten önemli bir yol olduğunu söylüyor çünkü milyarlarca yıldır onu korumuşlar. Virüslerle mücadele etme yeteneğini korumanın içindeki önemli şeylere dair inanılmaz derecede büyüleyici ve güzel bir pencere.”

Bu araştırma, Science’da “Phage proteases activate CBASS antiphage immunity” başlıklı makale olarak yayımlandı.

Çalışma, Pew Biomedical Scholars programı, Burroughs Wellcome Fund, G. Harold and Leila Y. Mathers Foundation, Cancer Research Institute (CRI3996), Parker Institute for Cancer Immunotherapy, Massachusetts Consortium on Pathogen Readiness ve Ulusal Sağlık Enstitülerinin (NIH) Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü (1DP2GM146250-01) tarafından desteklendi. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve mutlaka Ulusal Sağlık Enstitülerinin resmi görüşlerini yansıtmaz.