الفيروسات تكتشف طريقة جديدة لاختطاف الخلايا

مصر: ايهاب محمد زايد

ثبت أن الفيروس الذي يسبب تشوهات خلقية معيقة يفعل شيئًا آخر: فهو يغير آلاف الرسائل القادمة من الحمض النووي التي تتحكم في الأنشطة الخلوية الطبيعية.
الفيروسات تنتقل بالضوء. يحمل معظمهم موادهم الجينية فقط وعدد قليل من الأدوات لاقتحام خلايا مضيفهم – بعد ذلك ، يقومون باختطاف الآلات الخاصة بالمضيف لتصنيع آلاف النسخ من أنفسهم. في العقود الأخيرة ، اكتسب علماء الأحياء صورة أوضح عن كيفية سحب هذه السرقة. اتضح أن العديد من الفيروسات تقمع الرسائل التي ترسلها الخلايا للتحكم في عملياتها اليومية. يؤدي تداخل المعلومات هذا إلى إيقاف بعض الوظائف الخلوية التي لا يحتاجها الفيروس المهاجم ، ويعزز وظائف أخرى.
لكن بعض الفيروسات تفعل شيئًا أكثر دقة وتعقيدًا ، كما أفاد علماء الأحياء في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، مؤخرًا. درس العلماء الخلايا المصابة بالفيروس المضخم للخلايا ، وهو سبب شائع للعيوب الخلقية.
عدوى الفيروس المضخم للخلايا لا تمنع الرسائل الخلوية ؛ وبدلاً من ذلك ، وجد الفريق أنه يغير محتواها. في ورقة بحثية جديدة في Nature Structural and Molecular Biology ، قاموا بالتفصيل بآلاف التغييرات في اتصالات المضيف هذه ، والتي قد تكون الفيروس الذي يهمس بالفتنة لإعادة تشكيل الخلية.
لفهم أهمية ما يحدث هنا ، فكر أولاً في كيفية عمل الخلية بشكل طبيعي. يقع الحمض النووي في قلب القضية برمتها – وهو نوع من كتاب التعليمات البرمجية للتعليمات حول كيفية صنع كل شيء في الخلية – والذي يتم الاحتفاظ به مقفلًا ومفتاحًا في النواة. عندما تحتاج الخلية إلى تصنيع بروتين ، يتم نسخ الجزء ذي الصلة من الحمض النووي. هذا النص ، المسمى بـ messenger RNA ، يترك النواة ويتجه إلى الآلية التي ستستخدمه كقالب لصنع البروتين الجديد.
ولكن على طول الطريق ، يمكن تعديل الحمض النووي الريبي بعدة طرق. قد يكتسب علامات تقدم إرشادات إضافية حول كيفية التعامل معها ؛ قد تحتوي على أجزاء مقطوعة ؛ قد تكتسب أو تفقد قطعًا نهائية تجعل استخدامها أسهل أو أصعب. بالطريقة العادية للأشياء ، تستخدم الخلية كل هذه الاستراتيجيات للتحكم في وظائفها. في الواقع ، يعد تغيير رسائل RNA هذه ، بحيث يتم صنع نسخ مختلفة من البروتينات في أوقات مختلفة ، مفتاحًا لعملية التطور. يمكن استخدام نفس الجين لصنع نسخة واحدة من بروتين في جنين بشري ونسخة مختلفة عند شخص بالغ.
ولكن كما هو الحال مع العديد من الأشياء ، بمجرد أن تصبح هذه الأدوات تحت سيطرة العدو ، فإنها قصة مختلفة. سيكون الفيروس الذي يمكنه تعديل رسائل RNA للمضيف قادرًا على إنشاء نسخ من البروتينات التي تفضل أهداف الفيروس ، دون الحاجة إلى اقتحام النواة.
ولأن الفيروس المضخم للخلايا معروف إلى حد ما بأنه غريب إلى حد ما – فهو أحد تلك الفيروسات التي لا تقمع رسائل المضيف بالطريقة التي يقوم بها العديد من الآخرين – مجموعة UCSD ، بقيادة جين يو ، عالم الأحياء الجزيئية ، وديبورا سبيكتور ، عالمة الفيروسات ، قررت معرفة ما إذا كانت تفعل شيئًا آخر للجيش الملكي النيبالي للمضيف.
أولاً ، أصاب الفريق الخلايا البشرية بـ CMV. ثم استخرجوا الحمض النووي الريبي الذي تصنعه الخلايا في نقاط زمنية مختلفة خلال مسار العدوى. كشفت عمليات الاستخراج مجموع الثرثرة بين النواة وآلة صنع البروتين. لقد بحثوا لمعرفة عدد التعديلات – العلامات الإضافية والقطع الطرفية المتغيرة وما إلى ذلك – كانت هناك ، مقارنة بخلايا التحكم السليمة. وعلى الرغم من أن المراحل المبكرة من العدوى لم تظهر اختلافات كبيرة ، فإن المراحل المتأخرة ، عندما كانت الخلايا المصابة تستعد للانفجار وإطلاق أطنان من الفيروسات الجديدة ، كانت قصة مختلفة.
أظهرت هذه الخلايا أكثر من 2500 تعديل لم تظهر في عناصر التحكم ، وهو رقم فاجأ رون باترا ، الباحث في جامعة كاليفورنيا ، وهو أول مؤلف في الورقة ودرس الأمراض التي تنطوي على تغييرات في الحمض النووي الريبي. في حين أنه ليس من المستغرب أن يقوم الفيروس بمثل هذه التغييرات – فالهدف بعد كل شيء هو الاستيلاء على الخلية ، وقد عرف علماء الفيروسات عن الحالات الفردية لهذه التعديلات لبعض الوقت – كان عدد التعديلات مذهلاً. وقال إن هذا عدد كبير من التغييرات من الطبيعي كما يمكن رؤيته في بعض أنواع السرطان أو ALS. وأشار إلى أنه حتى مائة تغيير “كافية لتغيير بنية الخلية كثيرًا”. “في بعض الأمراض يكون هذا كافياً لقتل الخلية.”
بحث الفريق عن محفزات التغييرات من خلال تحديد البروتينات المعروفة بتعديل الحمض النووي الريبي. وجد الباحثون أن واحدًا على وجه الخصوص ، يسمى CPEB1 ، كان موجودًا أيضًا بمستويات عالية جدًا في الخلايا المصابة. يصنع CPEB1 بمستويات منخفضة بواسطة الخلايا البشرية بشكل طبيعي ، وتتمثل مهمته في إجراء تعديلات على الحمض النووي الريبي للخلية. ولكن عندما يصل الفيروس المضخم للخلايا (CMV) ، فإن أرقام CPEB1 تذهب شوطًا طويلاً. قالت جوان ستيتز ، عالمة الكيمياء الحيوية بجامعة ييل والتي كانت رائدة في دراسة الحمض النووي الريبي ، إن مستويات CPEB1 رائعة.
قالت إنه بينما تشكك عادة في الادعاءات القائلة بأن التغيرات المعتدلة في مستويات البروتين هي علامة على شيء مهم ، تظهر هذه الدراسة أن الخلايا المصابة لديها 30 ضعف الكمية الطبيعية من CPEB1. وأكدت “أعني ، هذا ضخم”. “هناك شيء ما يحدث هنا.”
لمعرفة ما كان يفعله هذا الفائض من CPEB1 ، أضاف الفريق بعضًا منه إلى الخلايا السليمة. استمرت هذه الخلايا في تطوير العديد من التغييرات التي شوهدت في أشقائها المصابين. ثم أخذ الباحثون الخلايا المصابة وخفضوا مستويات CPEB1 بشكل مصطنع.
انخفض عدد الفيروسات في الخلايا ، كما بدت الخلايا أكثر صحة ؛ لم يكن لديهم المظهر المنتفخ المنتفخ لعدوى المرحلة المتأخرة. التجارب المماثلة مع عدد قليل من البروتينات ذات الصلة لم تنتج نفس التأثيرات. قال يو: “يكون الفيروس معاقًا ما لم يكن لديه CPEB1” على وجه التحديد ، “في الخلية المضيفة بالمستوى الذي يحتاجه”.
إذن ما هو بالضبط الرابط بين الفيروس وهذا البروتين؟ لا يزال الأمر غير واضح. من المعروف أن CPEB1 يعدل الحمض النووي الريبي. ولكن هل يستخدم الفيروس المضخم للخلايا (CMV) حقًا CPEB1 لتعديل الحمض النووي الريبي (RNA) للتلاعب بالخلية في صنع نسخ خاصة من البروتينات المضيفة التي تفيد الفيروس بشكل مباشر – على سبيل المثال ، البروتينات المناعية التي ستتركه وشأنه ، أو حزم البروتينات بحجمها فقط؟ أم أن الفيروس يرفع مستويات CPEB1 لأنه يحتاج إلى البروتين كجزء من عملية الصيانة الذاتية الخاصة به ، وكل هذه التغييرات على المضيف هي نتيجة ثانوية؟
للوهلة الأولى ، يبدو أن العديد من البروتينات التي تغيرت بسبب عدوى الفيروس المضخم للخلايا تتضمن تغليفًا خلويًا ، وهو ما يتناسب مع فكرة أن CPEB1 قد يعيد تشكيل الخلية لصالح الفيروس. ولكن لمعرفة ما إذا كان هذا هو الحال بالفعل ، سيحتاج الباحثون إلى إلقاء نظرة فاحصة على ماهية التعديلات بالضبط وكيف يغيرون ما تفعله الخلية المضيفة.
قال بريت جلاونسينجر ، الأستاذ في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، الذي يدرس الفيروسات ذات الصلة ، إن هناك ثروة من دراسات المتابعة المحتملة. قال جلونسينغر: “إذا كانوا قادرين على المتابعة ، أو إذا كان الأشخاص الآخرون – والأفضل منهم – قادرين على المتابعة ميكانيكيًا والحصول على بعض التفاصيل الدقيقة ، فهذا سيخبرنا بذلك.”
لكن ستيتز ، الذي درس كيفية استخدام الفيروسات لمثل هذه البروتينات ، قال إن النظر إلى رسائل الخلية والبروتينات التي تتلاعب بها هو استراتيجية واعدة. قالت “هناك الآلاف من البروتينات الرابطة للحمض النووي الريبي”. “إنها مهمة حقًا لحياة الرسول RNA.”
وكيف يتم تفسير هذا الحمض النووي الريبي يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا بين الخلية السليمة والخلية المريضة. من منظور الفيروس ، هذه الرسائل التي تنتقل عبر الخلية ، الناضجة للتعديل السهل ، والبروتينات التي لا تعد ولا تحصى القادرة على تغييرها ، من المحتمل أن تكون طريقة رئيسية لتحقيق غاياتها. في الواقع ، وجد فريق UCSD أيضًا رسائل خلية مضيفة معاد صياغتها مصابة بفيروس الهربس البسيط -2 ، المرتبط بفيروس CMV. لا يبدو أن CPEB1 متورط في هذه الحالات ، ولكن يمكن استدعاء العديد من البروتينات المضيفة للعمل لإجراء هذه التغييرات.
قال ستيتز: “إنه مجرد مثال آخر لفيروس يدخل ويستهدف بروتينًا معينًا يكون له تأثير عميق على كل من الحمض النووي الريبي الفيروسي والحمض النووي الريبي المضيف وهو جزء من خطة الدمار الفيروسي بأكملها”. “الأمر المذهل للغاية هو أن الفيروسات المختلفة تفعل ذلك بطرق مختلفة قليلاً.”
مع كل البروتينات المرتبطة بالـ RNA التي يحتمل أن تكون تحت تصرف الفيروس ، قد يقوم أعداؤنا بإجراء مراجعات عميقة على رسائل خلايانا – ولكن الوقت فقط والمزيد من العمل سيؤكدان ذلك على وجه اليقين. تتساءل ستيتز عما إذا كانت المستويات العالية من CPEB1 ستظهر في أي من فيروسات الهربس التي تدرسها. إنها خطوة أخرى يجب اتباعها في حالة الاستحواذ الفيروسي المتغيرة باستمرار.
المصدر. كوانتا