أدوات البكتيريا السرية: آلاف البروتينات قد تحدث ثورة في الطب والزراعة

بالتأكيد، إليك الترجمة المطلوبة مع الالتزام بجميع المعايير المذكورة:

البكتيريا تستغل آليات فيروسية قديمة لاستهداف الخلايا: اكتشاف يفتح آفاقاً جديدة في الطب والتكنولوجيا الحيوية

القدس، 2 فبراير 2026 (TPS-IL) — قال فريق من العلماء الإسرائيليين والصينيين إن البكتيريا استغلت آليات فيروسية قديمة للتعرف على مجموعة مذهلة من أنواع الخلايا ومهاجمتها، وهو اكتشاف قد يُحدث تحولاً في الطب والتكنولوجيا الحيوية.

يُظهر البحث أن البكتيريا تعيد توجيه نفس نظام الحقن الجزيئي مراراً وتكراراً عن طريق تبديل البروتين الذي يرتبط بالخلايا. ومن خلال الكشف عن آلاف البروتينات القابلة للتبديل هذه التي ترتبط بالمستقبلات والمختبئة في الجينومات البكتيرية، يحلّت الدراسة لغزاً بيولوجياً طال أمده وتوفر مجموعة أدوات جاهزة لتوصيل الأدوية أو الإنزيمات أو جزيئات أخرى إلى خلايا بشرية أو حيوانية أو نباتية محددة.

ينصب تركيز الدراسة على أنظمة الحقن الانقباضية خارج الخلية (eCISs) – وهي آليات جزيئية شبيهة بالفيروسات تستخدمها البكتيريا لحقن بروتينات سامة في الخلايا المستهدفة. تطورت هذه الأنظمة من العاثيات، وهي فيروسات تصيب البكتيريا، ولكن حتى الآن لم يفهم العلماء كيف يمكن لآلة بكتيرية واحدة التعرف على العديد من الأهداف المختلفة.

قال الباحث الرئيسي البروفيسور أساف ليفي من كلية الزراعة وعلوم الغذاء والبيئة في الجامعة العبرية بالقدس لوكالة TPS-IL: "في الأصل، كان هذا عاثياً، فيروساً يقتل البكتيريا، وكان قادراً على الارتباط بالخلايا البكتيرية وحقن حمضه النووي. في مرحلة ما خلال التطور، تحول إلى أداة تستخدمها البكتيريا المتنوعة في بيئات مختلفة لحقن بروتينات سامة في الخلايا المستهدفة. كان المفاجئ هو وجود العديد من الخلايا المستهدفة بناءً على تحليلنا. يميل الفيروس المتوسط إلى أن يكون محدداً للغاية. لكن هنا نفهم أن نظام eCIS تطور في ميكروبات مختلفة للارتباط بأنواع خلايا مختلفة جداً - ليس فقط البكتيريا، ولكن أيضاً حقيقيات النوى مثل الحيوانات والنباتات والفطريات."

اشتبه الباحثون منذ فترة طويلة في أن أنظمة eCIS تعتمد على بروتينات متخصصة مرتبطة بالمستقبلات للتعرف على أهدافها. لكن البروتينات تتغير بسرعة كبيرة لدرجة أن عمليات البحث القياسية لم تتمكن من اكتشافها.

لحل هذه المشكلة، طور ليفي، والباحث الدكتوراه نمرود نحميا، بالتعاون مع الزملاء زيرين وانغ وشياو فنغ من مختبر البروفيسور بنغ جيانغ في مختبر بكين الرئيسي لأنظمة بيولوجيا مسببات الأمراض، خوارزمية حاسوبية للكشف عن العناصر الهيكلية المحفوظة داخل بروتينات الألياف الذيلية سريعة التطور.

من خلال التركيز على مجالات الربط المشتركة التي تربط البروتينات بجزيء eCIS، حددوا آلاف البروتينات المرتبطة بالمستقبلات التي كانت مخفية سابقاً. قام الفريق بتصنيف 3,445 بروتيناً مختلفاً للألياف الذيلية عبر 2,585 مجموعة جينية لأنظمة eCIS في 1,069 نوعاً من البكتيريا والعتائق - وهي أشمل مجموعة بيانات من نوعها.

لكل ليف ذيلي جزأين: منطقة محفوظة تربطه بنظام الحقن، ومنطقة متغيرة تحدد الخلايا التي يمكنه استهدافها. تم الحصول على العديد من نطاقات ربط المستقبلات هذه من خلال نقل الجينات الأفقي، وأحياناً عن طريق استعارة الحمض النووي من الفيروسات والنباتات والفطريات وحتى مكونات المناعة الحيوانية.

قال ليفي لوكالة TPS-IL: "هذا تطور متسارع على المنشطات. البكتيريا تستكشف العالم البيولوجي بحثاً عن أدوات ربط مفيدة وتعيد توظيفها. تطور جين الألياف الذيلية بسرعة من خلال اكتساب الحمض النووي الأجنبي، وإعادة تركيبه لإنشاء خصوصية ربط جديدة، وإذا كان مفيداً، ينتشر عبر النقل الأفقي والرأسي."

لإظهار التطبيقات العملية، قام الفريق بتصميم جزيء eCIS باستخدام ليف ذيلي من بكتيريا Paenibacillus يشبه الهيماغلوتينين، وهو بروتين مرتبط بالمستقبلات في فيروسات الإنفلونزا والحصبة. نجح النظام المصمم في الارتباط بالخلايا الأحادية الشبيهة بالخلايا البشرية THP-1 وحقن البروتينات فيها، بينما ترك أنواع الخلايا الأخرى دون مساس. أشارت التجارب إلى أن سكر D-mannose، وهو سكر موجود على أسطح الخلايا البشرية، قد يعمل كمستقبل. التقطت المجهر الإلكتروني الجزيئات وهي ترتبط بالخلايا البشرية قبل لحظات من توصيل حمولتها.

شدد ليفي على التطبيقات المحتملة. وقال لوكالة TPS-IL: "لقد أظهرنا أن نظام eCIS المصمم يمكن أن يحقن في نوع واحد من الخلايا البشرية ولكن ليس في أنواع أخرى، وهو أمر ممتاز لتقليل الآثار الجانبية المحتملة."

تفتح النتائج إمكانيات جديدة من خلال توفير نظام توصيل طبيعي وقابل للبرمجة. يمكن لجزيئات eCIS المصممة حقن البروتينات أو الحمولات الجزيئية في أنواع خلايا محددة مع ترك الأنواع الأخرى دون مساس. توفر قائمة الآلاف من بروتينات ربط المستقبلات المتطورة طبيعياً للعلماء مجموعة أدوات متعددة الاستخدامات لإنشاء أنظمة توصيل مخصصة للأبحاث أو الإنزيمات الصناعية أو الجزيئات العلاجية.

للدراسة أيضاً تطبيقات في الزراعة وتطوير مضادات الميكروبات. يمكن لأنظمة eCIS توصيل البروتينات إلى المحاصيل دون تعديل وراثي، مما يعزز مقاومتها للآفات أو الإجهاد. يمكن إعادة توظيف السموم والإنزيمات البكتيرية التي تحملها أنظمة eCIS كعوامل مضادة للميكروبات أو محفزات حيوية صناعية.

قال ليفي لوكالة TPS-IL: "البكتيريا لا تقتصر على تكييف أسلحتها ببطء؛ يمكنها إعادة ابتكارها بسرعة عن طريق استعارة أدوات الربط من جميع أنحاء العالم البيولوجي."

نُشرت الدراسة في مجلة Nature Communications التي تخضع لمراجعة الأقران.