تولید مولکول هایی شبیه به دارو در انسان توسط باکتری ها

مولکول های کوچکی که توسط باکتری ها در بدن انسان تولید شده است ممکن است نقطه شروع امیدوار کننده برای مطالعه تعاملات میکروب - میزبان، و به طور بالقوه یک منبع غنی از درمان باشد.  

مولکول های کوچکی که توسط خوشه های ژنی بیوسنتز شده کد گذاری شده اند، به طور گسترده در پزشکی استفاده می شوند و بسیاری از زبان های شیمیایی میانکنش های بین گونه ای را تشکیل می دهد. در مطالعه اخیر، محققان با استفاده از یک رویکرد سیستماتیک بیش از 3000 خوشه ژن مولکول  کوچک بیوسنتزی در ژنوم باکتری مرتبط با انسان را شناسایی کردند. به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی و همانطور که در مجله CELL گزارش شده است، آنها کشف کردند که خوشه های ژنی بیوسنتز ی برای thiopeptide ها (یک کلاس از آنتی بیوتیک ها) به طور گسترده در ژنوم میکروب های انسانی توزیع شده است.

به گفته Mohamed Donia  (نویسنده اول مقاله از دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو (UCSF)) این مطالعه برای اولین بار نشان داد که میکروب های انسانی (میکروب های خوبی که با انسان زندگی می کنند) برای محافظت ما از عوامل بیماری زا مولکول هایی شبیه به دارو تولید می کنند. دانشمندان برای مدت زمان طولانی برای پیدا کردن باکتری هایی با خواص دارویی به مکان های دور و عجیب و غریب می رفتند. چه کسی می دانست که ما می توانیم موارد مشابه را در بدن خودمان پیدا کنیم.

Donia و همکارانش برای آنالیز سیستماتیک 2400 ژنوم مرجع میکروب های خوب انسانی (microbiota) از مکان های مختلف انسان از الگوریتمی استفاده کردند که آنها به تازگی توسعه داده بودند. آنها برای طیف گسترده ای از کلاس مولکول های کوچک، بیش از 14000 خوشه ژن بیوسنتزی را شناسایی کردند. به دلیل اینکه محصولات این خوشه های ژنی به احتمال زیاد میانکنش میکروب - میزبان و میکروب – میکروب را میانجیگری می کند و  برای شناسایی زیر مجموعه ای از خوشه های ژنی معمول در افراد سالم، آنها آنالیز 752 نمونه متاژنومیک را انجام دادند.

شایان ذکر است که دلیل اینکه اطلاعات کم در مورد این محصولات مولکولی کوچک این است که تقریبا پیش از این هیچ مطالعه ای در مورد این خوشه های ژنی انجام نشده است. Doni می گوید: ما نیاز داریم که هر کدام از این مولکول ها را مورد مطالعه قرار دهیم و بفهمیم که آنها چه کاری انجام می دهند. او می گوید: ما لیستی از ژن های کد کننده این مولکول های کوچک را منتشر کردیه ایم و امیدواریم که جامعه علمی به ما کمک کند تا ویژگی های آنها را پیدا کنیم.

Thiopeptides جالب ترین این مولکول هاست، زیرا آنها اثرات ضد میکروبی قوی بر گونه های گرم مثبت دارند. در حال حاضر، یکی از اعضای semisynthetic از این کلاس برای درمان عفونت های باکتریایی تحت آزمایشات بالینی قرار گرفته است. اما به گفته نویسندگان، تا به حال ویژگی های هیچ خوشه ژنی thiopeptide و یا محصول مولکولی کوچک از مخزن میکروبی انسان مشخص نشده است. با کمال تعجب، تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که خوشه ژنی بیوسنتزی شبیه به  thiopeptide در هر جایگاه بدن انسان جدا شده است.

Donia و همکارانش در ادامه به خالص سازی و پیدا کردن ساختار thiopeptide موسوم به نام lactocillin پرداختند که فعالیت ضد میکروبی قوی علیه طیف وسیعی از پاتوژن های گرم مثبت واژن را نشان می دهد. آنها با تجزیه و تحلیل داده های توالی یابی metatranscriptomic  انسان، نشان دادند که lactocillin و دیگر خوشه ژن بیوسنتزی thiopeptide در داخل بدن بیان می شود که نشان دهنده نقش بالقوه آن به عنوان واسطه در تعاملات میکروب – میکروب است.

به گفته نویسندگان، این مولکول ها یک نقطه شروع امیدوار کننده برای مطالعه تعاملات میکروب – میزبان را نشان می دهند. یک حالت این است که آنها را به عنوان یک استخر مولکولی تصور کنیم که می تواند به عنوان ترکیبات پیشرو بسیار آموزنده باشند، حالت دومی که آنها می توانند مفید باشند بواسطه درمان های میکروبی و استفاده از میکروب های واحد یا جوامع مصنوعی موجودات زنده به عنوان دارو است.

منبع:

Donia MS, Cimermancic P, Schulze CJ, Wieland Brown LC, Martin J, Mitreva M, Clardy J, Linington RG, Fischbach MA. A systematic analysis of biosynthetic gene clusters in the human microbiome reveals a common family of antibiotics. Cell. 2014 Sep 11;158(6):1402-14. doi: 10.1016/j.cell.2014.08.032.