بقلم بيساخ بنسون • 3 ديسمبر 2025
القدس، 3 ديسمبر 2025 (TPS-IL) — طورت بعض الكائنات الحية الدقيقة الأكثر صلابة على وجه الأرض، والتي تعيش في فوهات البراكين والينابيع الساخنة والمنافس تحت الماء، قدرة ملحوظة على إبقاء آلياتها الخلوية الأساسية تعمل حتى في درجات الحرارة القصوى التي تدمر معظم أشكال الحياة. الآن، كشف فريق دولي بقيادة معهد وايزمان للعلوم في إسرائيل عن الحيل الكيميائية التي تستخدمها هذه الميكروبات المحبة للحرارة في دراسة قد تفتح الباب أمام لقاحات أكثر استقرارًا، وعلاجات أفضل للسرطان، وتقنيات طبية وصناعية أخرى.
ركزت الدراسة، التي نُشرت في مجلة “سيل” (Cell) التي تخضع لمراجعة الأقران، على الريبوسوم، وهو هيكل خلوي ينتج البروتينات في جميع الكائنات الحية.
يخضع الحمض النووي الريبوزي (RNA) لتعديلات كيميائية بعد إنتاجه، لكن نطاق وتنوع هذه التغييرات ظل غير واضح. وقال البروفيسور شراغا شوارتز من قسم علم الوراثة الجزيئية في المعهد: “حتى وقت قريب، كان يُعتقد أن تعديل الحمض النووي الريبوزي موحد في ريبوسومات الأفراد المختلفين ولا يختلف حسب البيئة”. “ومع ذلك، تراكمت الأدلة في عدد قليل من الأنواع على أن التعديل يمكن أن يكون ديناميكيًا في بعض الأحيان ويسمح لهيكل الريبوسوم بالتكيف.”
كانت الطرق الحالية قادرة على اكتشاف تعديل واحد فقط في كل مرة. يسمح نهج جديد طوره مختبر شوارتز، بقيادة الدكتور ميغيل أ. غارسيا كامبوس، بفحص 16 تعديلاً في وقت واحد عبر عشرات عينات الحمض النووي الريبوزي. قام الباحثون برسم خرائط للتعديلات في 10 أنواع وحيدة الخلية وقارنوها بأربعة أنواع تمت دراستها سابقًا، واختاروا عمدًا كائنات من بيئات قاسية.
كانت النتائج مذهلة.
قال شوارتز: “بينما تمتلك معظم البكتيريا والعتائق عشرات التعديلات في الحمض النووي الريبوزي الريبوزومي، وجدنا مئات التعديلات في الأنواع المحبة للحرارة الشديدة”. “كلما كانت البيئة الطبيعية للكائن الحي أكثر دفئًا، زادت تعديلات التحرير التي يقوم بها.”
اختبر الفريق ما إذا كان نوع ما يمكنه إعادة تعديل حمضه النووي الريبوزي استجابة لتغيرات درجة الحرارة. أظهرت الأنواع المعتادة على الظروف المعتدلة تغييرات قليلة، بينما أظهرت الكائنات المحبة للحرارة الشديدة مرونة كبيرة. ما يقرب من نصف تعديلات الحمض النووي الريبوزي الخاصة بها كانت ديناميكية، وتزداد مع ارتفاع درجات حرارة النمو. وخلصوا إلى أن إعادة هيكلة الريبوسوم أمر أساسي للبقاء على قيد الحياة في الحرارة الشديدة.
زادت ثلاثة أنواع من التعديلات مع ارتفاع درجة الحرارة. واحد – المثيلة – ظهر دائمًا تقريبًا جنبًا إلى جنب مع الأسيتيل. قال شوارتز: “هذا أثار فرضية أن التعديلات تعمل معًا”. بالتعاون مع مجموعة البروفيسور سيباستيان غلات في كراكوف، اختبروا جزيئات الحمض النووي الريبوزي بدون تعديلات، مع كل تعديل على حدة، ومع كليهما معًا. قال شوارتز: “كل من المثيلة والأسيتيل يثبتان الحمض النووي الريبوزي، ولكن معًا يكون الكل أكبر من مجموع أجزائه”.
لفهم التأثيرات الهيكلية، شارك الفريق مع مجموعة البروفيسور موران شاليف بن عامي، التي استخدمت المجهر الإلكتروني بالتبريد لرسم خرائط للريبوسومات في حالتين – عندما كان إنزيم المثيلة نشطًا وعندما تم إسكاته. شكلت مجموعات الميثيل في درجات الحرارة المرتفعة روابط ضعيفة عديدة مع الجزيئات المجاورة، مما أدى إلى تقوية الريبوسوم وتقليل الفجوات الهيكلية.
قد يفسر هذا الاكتشاف “الميثيل السحري” في المستحضرات الصيدلانية – الزيادة الدراماتيكية في فعالية الدواء التي تُرى أحيانًا عند إضافة مجموعة ميثيل. قال شوارتز: “من الممكن الآن أن بعض تغييرات تعديل الحمض النووي الريبوزي، مثل المثيلة والأسيتيل، ليست معزولة، ويجب علينا فك شفرتها كرمز مستمر”.
يمكن أن تساعد النتائج في تطوير الأدوية والعلاجات. من خلال الكشف عن كيفية تعديل الكائنات المحبة للحرارة الشديدة للحمض النووي الريبوزي كيميائيًا للبقاء مستقرة، قد يصمم العلماء جزيئات مقاومة للتحلل – وهي عقبة رئيسية أمام اللقاحات القائمة على الحمض النووي الريبوزي وعلاجات السرطان وأدوات تحرير الجينات.
إلى جانب الطب، للدراسة تطبيقات صناعية. يمكن أن تسمح الرؤى حول تكيف الريبوسوم للمهندسين بتطوير كائنات دقيقة قادرة على إنتاج البروتين بكفاءة في ظروف قاسية، مما يحسن توليد الوقود الحيوي والتخليق الكيميائي. اكتشاف أن تعديلات الحمض النووي الريبوزي قد تعمل كـ “رمز” منسق يفتح الباب أمام جزيئات الحمض النووي الريبوزي المصممة خصيصًا ذات الخصائص المتوقعة للتشخيص وأجهزة الاستشعار الحيوية والعلاجات المستقرة في بيئات متنوعة.
مع إعادة تشكيل اللقاحات والتشخيصات والعلاجات القائمة على الحمض النووي الريبوزي للطب، يعتقد شوارتز أن هذه الرؤى يمكن أن تدفع إلى مزيد من الاختراقات. وقال: “لقد خضعت عملية تعديل الحمض النووي الريبوزي الطبيعية لمليارات السنين من التحسين، ويمكن أن يؤدي كشف أسرارها إلى تطوير تقنيات قائمة على الحمض النووي الريبوزي أكثر موثوقية وكفاءة”.
المواضيع ذات الصلة
