חיידקים ונגיפים וגם שאר היצורונים המקיפים אותנו מכל עבר, משפיעים על חיינו מכל מיני כיוונים. בבלוג אספר על אלה המוזכרים מדי פעם בחדשות וגם לחדשות מדעיות הקשורות בהם. כמו כן אשתף אתכם גם בתמונות ודיווחים על יצורים גדולים יותר, שבהם אצפה בטבע. בלוג זה גם יהווה ארכיון לחומרים שכתבתי בעבר ורלוונטיים לנושא.

22.1.14

בזמן מתקפה אנטיביוטית, חלק מהחיידקים (הרגישים) רדומים, ולכן שורדים את הטיפול...


בזמן שישנת


במחלה שלזיהומית, הנגרמת על-ידי חיידקים, קורה שפעמים רבות, גם לאחר שמסתיים הטיפול האנטיביוטי, חוזרת המחלה. אף שברור שהחיידקים רגישים לאנטיביוט, אחרת לא היתה המחלה נעלמת כמה שעות לאחר נטילת האנטיביוטיקה. הסיבה לכך היא שאוכלוסייה מסוימת של חיידקים מצליחה להתחמק מהטיפול, על ידי כניסה ל"תרדמת מטבולית". לאחר שהטיפול האנטיביוטי מסתיים, חוזרים חלק מהחיידקים לפעילות, מתרבים וגורמים שוב למחלה, שמטופלת שוב באנטיביוט... וחוזר חלילה. 

אין מדובר בעמידות (Resistance) של החיידקים לתרופה, אלא בהתחמקות, או ב"התעלמות" זמנית (Persistance) של אוכלוסייה קטנה של חיידקים, שכאמור, בזמן הטיפול האנטיביוטי נכנסו למצב של תרדמה שאפשרה להם שלא להיפגע מהטיפול. בניגוד לצאצאי חיידקים עמידים שגם הם עמידים לאנטיביוט (העמידות הועברה אליהם בתורשה), רוב צאצאי המתחמקים לא ישרדו בנוכחות האנטיביוט, ובטיפול הבא תשרוד שוב רק אוכלוסיה קטנה של "מתחמקים". תופעה כזו מתרחשת גם אחרי הרעבה של החיידקים, או מצבי עקה אחרים, כעליית הטמפרטורה שבה נתונים החיידקים.

כיצד החיידקים מסוגלים להיכנס לתרדמת הזמנית המאפשרת להם לשרוד תנאי עקה? תופעה זו נחקרת בחיידקי Escherichia coli כבר שנים רבות במעבדות שונות בעולם. כבר ב-1983 התגלה גן שהיה מעורב בתופעה וכונה hipA  (ראשי תיבות של High Persistence) אך לא היה ידוע כיצד זה קורה. רק בעשור האחרון התברר שהתוצר החלבוני של הגן, המכונה HipA הוא רעלן (toxin), המעכב סינתזה כללית של חלבונים בתא החיידק. HipA לא בא לידי ביטוי כל הזמן, כי אם אכן זה היה כך, החיידק לא היה מסנתז חלבונים  ולא היה יכול לתפקד. התברר של-HipA יש "בן זוג", המכונה HipB (תוצר של גן אחר הצמוד אליו - hipB) שמתועתק יחד איתו (ולרוב אף נמצא בעודף), באותו אופרון, הנצמד אליו ובעצם מנטרל אותו - ולכן הוא מכונה נוגד-רעלן (anti-toxin). רק כשנוצר בתא מצב מטבולי מיוחד, שבו יש יותר HipA מ-HipB, הרעלן יכול לפעול. הרעלן הפעיל, שהוא אנזים מזרחן (מוסיף קבוצה זרחתית) שיירי סרין ותריאונין (שתיהן חומצות אמינו) במולקולות שלו עצמו (של הרעלן).  הרעלן המזורחן מתקשר לאחד מחלבוני המפתח(גורם התרגום Ef-Tu) המאפשרים סינתזת חלבונים , מזרחן אותו, ובכך מנטרל אותו, וכך נעצרת סינתזת החלבונים בחיידק. אך זו עדיין לא תרדמת...

שיתוף פעולה בין שתי מעבדות באוניברסיטה העברית בירושלים - מעבדתה של נטלי בלבן (Balaban) מהמחלקה לפיזיקה, ומעבדתו של גדי גלזר (Glaser) מהפקולטה לרפואה - הביא לפתרון התעלומה. בלבן וגלזר גילו, של-HipA יש אתר מטרה נוסף שהוא מזרחן ומשתק - אנזים חשוב המאפשר את השימוש בגלוטמין בתהליך יצור החלבונים: האנזים (GltX - aminoacyl tRNAGlu synthetase) המחבר את חומצת האמינו גלוטמין ל-tRNA המוביל אותה, ובכך נוצרת בתא הרעבה לגלוטמין, אף שחומצת האמינו נמצאת. הרעבה זו מפעילה את אנזים המפתח RelA, המפעיל את המנגנון של הדיכוי הקטבולי (Stringent response)  בתא - דיכוי שמתבטא בהפסקה מוחלטת של ייצור ה-RNA והחלבונים בתא, והתא נכנס לתרדמת. 

עדיין לא ברור במה נבדלים החיידקים המתחמקים מהחיידקים שלא נכנסים לתרדמת, אך החוקרים מקווים שתגליתם תסייע למצוא דרך להתגבר עליהם. נעקוב בעניין. 


חיידקי Escherichia coli
צילום: Janice Haney Carr,
CDC/ National EscherichiaShigellaVibrio Reference Unit at CDC


לקריאה נוספת:

תקציר המאמר של החוקרים ב-Nature Communication

עודכן לכתבה בגליליאו 186, מרץ 2014, עמ' 13-12

2 comments: