دانشمندان به دنبال یافتن درمانی جدید برای ملانوما، یکی از خطرناک ترین انواع سرطان پوست، در کف دریای یخی قطب جنوب بودند که منجر به کشف یک گونه ی باکتریایی با خواص ضد سرطان پوست شد و در این مطلب، مجله علمی آسو به بررسی آن می پردازد.
خب حالا داستان چیه؟
یک تیم تحقیقاتی از DRI، آزمایشگاه لوس آلاموس (LANL) و دانشگاه فلوریدا جنوبی (USF) در مقاله ی جدیدی که در mSphere منتشر شد، همکاری داشتند. آن ها با موفقیت، منبع یک ترکیب طبیعی مبارزه کننده با ملانوم به نام Palmerolide A را ردیابی کردند. میکروبی که درSynoicum adareanum ساکن است، گونه ای از ascidian است که در آب های مجمع الجزایر Anvers در قطب جنوب یافت می شود.
آلیسون موری، نویسنده ی اصلی، دکترا و استاد پژوهشی زیست شناسی در DRI است. او توضیح داد: «ما مدت ها گمان می کردیم که پالمرولید A توسط S.adareanum تولید می شود. S.adareanum یکی از انواع باکتری هایی است که در گونه ی میزبان آسیدین زندگی می کنند. اکنون ما توانستیم میکروبی که این ترکیب را تولید می کند، شناسایی کنیم که گام بزرگی به سوی توسعه ی درمان طبیعی ملانوم است.»
روش تحقیقاتی این تیم
باکتری شناسایی شده، عضوی از یک جنس جدید، به نام Candidatus Synoicihabitans palmerolidicus است که تا به حال روی آن مطالعه ای صورت نگرفته است. این پیشرفت علمی حاصل بیش از یک دهه تحقیق Murray و همکارانش درمورد پالمرولید A و ارتباط آن با S.adareanum است.
Bill Baker، دکتر و استاد شیمی در USF و Christian Riesenfeld، Ph.D. و محقق فوق دکتری در DRI است. Murray و Bill Baker در سال 2008، برای انتشار مطالعه ای در مورد تنوع میکروبی یک ارگانیسم منفرد گونه ی S.adareanum کار کردند. در سال 2020، این تیم گسترش یافت و محققان بیشتری از USF،LANL و دانشگاه Nantes را در بر گرفت. این تیم مطالعه ی جدیدی را برای شناسایی میکروبیوم اصلی S.adareanum منتشر کردند. این میکروبیوم مجموعه ای مشترک از 21 گونه باکتری که در 63 نمونه ی مختلف از S.adareanum جمع آوری شده از مجمع الجزایر Anvers حضور داشتند، بودند.
باکتری تولید کننده ی پالمرولید A
این تیم در آخرین تحقیقات خود، به بررسی دقیق تر میکروبیوم اصلی شناسایی شده در مقاله 2020 خود پرداختند. محققان مشخص کردند کدام یک از 21 نوع باکتری مسئول تولید پالمرولید A هستند. آن ها چندین دور توالی یابی ژنوم محیطی و به دنبال آن مونتاژ خودکار و دستی، استخراج ژن و آنالیزهای فیلوژنومیک انجام دادند. این فرایند منجر به شناسایی خوشه ی ژن بیوسنتزی و ارگانیسم مولد پالمرولید A شد.
Murray می گوید: «این اولین بار است که ما یک محصول طبیعی قطب جنوب را با ماشین ژنتیکی که مسئول بیوسنتز آن است تطبیق می دهیم. به عنوان یک داروی ضد سرطان، نمی توانیم فقط به قطب جنوب برویم و این موجودات دریایی را به طور انبوه استخراج کنیم. اما اکنون با درک روش کار ماشین های ژنتیکی اصلی، راه حل بیوتکنولوژیکی برای تولید این ترکیب را به دست آوردیم.» Bill Baker افزود: «شناسایی تولیدکننده ی پالمرولید A امکان کشت و مطالعه بر خواص دارویی را فراهم می کند. »
سوالات زیادی بدون پاسخ باقی مانده اند. مانند این که چگونه S.adareanum و همزیست تولید کننده ی پالمرولید آن در سراسر اقیانوس های قطب جنوب انتشار پیدا می کنند. پالمرولید A چه نقشی در بوم شناسی این گونه ی ascidian ایفا می کند. بررسی دقیق در مورد چگونگی کد شدن ژنی آنزیم های سازنده ی پالمرولیدA ، موضوع جدیدی است که به زودی چاپ می شود.
هم زیستی asciadin ها با میکروب های کف دریای قطب جنوب
برای بقا در محیط ناملایم دریای قطب جنوب، asciadin ها و سایر بی مهرگان، روابط همزیستی با میکروب های مختلف ایجاد کردند. این هم زیستی در تولید ویژگی هایی مانند رنگدانه های محافظ نور، نورتابی زیستی و عوامل دفاعی شیمیایی نقش موثری دارد. ترکیبات تولید شده توسط این میکروب ها ممکن است کاربردهای دارویی و بیوتکنولوژیکی برای انسان در علم، بهداشت و صنعت داشته باشند. پالمرولید A یکی از نمونه های بسیاری است که هنوز کشف نشده اند.
نتیجه ی تحقیقات
Ph.D. Patrick Chain دانشمند ارشد و همکار آزمایشگاه با LANL است. او می گوید : «در طول تحقیقات، بسیاری از قطعات ژنومی گونه های مختلف در میکروبیوم را جداسازی کردیم. در این دوره متوجه شدیم که ژنوم این میکروب جدید، دارای نسخه های متعددی از ژن های مسئول تولید پالمرولید A است. با این حال نقش هر نسخه و تنظیمات آن، برای مثال ناشناخته است. این نشان می دهد که پالمرولید احتمالا برای باکتری یا میزبان بسیار مهم است. اگرچه ما هنوز نقش بیولوژیکی یا اکولوژیکی آن را در این تنظیمات قطب جنوب درک نکردیم.»
Murray افزود: «این یک مثال زیبا از این است که چگونه طبیعت، بهترین شیمیدان موجود در جهان است. این میکروب ها می توانند ترکیبات زیست فعال و گاهی سمی را بسازند که می تواند به میزبان کمک کند تا بقای خود را تسهیل کنند. این نمونه از پیچیدگی های تکاملی بین میزبان و میکروب های دیگر نشانگر وقوع تبادل‌های شیمیایی در گوشه و کنار زمین است.»
منبع
- Alison E. Murray, Chien-Chi Lo, Hajnalka E. Daligault, Nicole E. Avalon, Robert W. Read, Karen W. Davenport, Mary L. Higham, Yuliya Kunde, Armand E. K. Dichosa, Bill J. Baker, Patrick S. G. Chain. Discovery of an Antarctic Ascidian-Associated Uncultivated Verrucomicrobia with Antimelanoma Palmerolide Biosynthetic Potential. mSphere, 2021; DOI: 10.1128/mSphere.00759-21
مترجم: مهسا صیدی | ویراستاری: نفیسه مظفری
بیشتر بخوانید: کشف مولکولی که به رشد سلول ها در آغاز پیدایش زمین کمک میکند
