bakterya, Gamit ang Sinaunang Viral Machinery, Nakakakilala at Sumasalakay sa Iba't Ibang Uri ng Selula
Jerusalem, 2 Pebrero, 2026 (TPS-IL) — Naka-hijack ang mga bakterya ng sinaunang viral machinery para makilala at salakayin ang napakaraming uri ng selula, isang tuklas na maaaring magpabago sa medisina at biotechnology, ayon sa isang pangkat ng mga siyentipikong Israeli at Tsino.
Ipinapakita ng pananaliksik na paulit-ulit na tinatarget ng mga bakterya ang parehong molecular injection system sa pamamagitan ng pagpapalit ng protina na kumakabit sa mga selula. Sa pagtuklas ng libu-libong mga interchangeable receptor-binding protein na nakatago sa bacterial genomes, nilulutas ng pag-aaral ang isang matagal nang misteryo sa biyolohiya at nagbibigay ng handa nang toolkit para sa paghahatid ng mga gamot, enzyme, o iba pang molekula sa mga partikular na selula ng tao, hayop, o halaman.
Ang pokus ng pag-aaral ay ang extracellular contractile injection systems, o eCISs — mga virus-like molecular machine na ginagamit ng mga bakterya upang mag-inject ng mga nakakalason na protina sa mga target na selula. Ang mga sistemang ito ay nag-evolve mula sa bacteriophages, mga virus na kumakain ng bakterya, ngunit hanggang ngayon ay hindi pa nauunawaan ng mga siyentipiko kung paano makakakilala ang isang bacterial machine ng napakaraming iba't ibang target.
“Noong una, ito ay isang bacteriophage, isang virus na pumapatay ng bakterya, na may kakayahang kumabit sa mga bacterial cells at mag-inject ng DNA nito,” sabi ni lead researcher Prof. Asaf Levy ng Faculty of Agriculture, Food and Environment sa Hebrew University of Jerusalem sa TPS-IL. “Sa isang punto sa ebolusyon, ito ay naging isang kasangkapan na ginagamit ng iba't ibang bakterya sa iba't ibang kapaligiran upang mag-inject ng mga toxin protein sa mga target na selula. Ang nakakagulat ay tila napakaraming target cells batay sa aming pagsusuri. Ang karaniwang virus ay karaniwang napaka-espesipiko. Ngunit dito, nauunawaan namin na ang eCIS ay nag-evolve sa iba't ibang microbes upang kumabit sa napaka-magkakaibang uri ng selula — hindi lamang bakterya, kundi pati na rin ang eukaryotes tulad ng mga hayop, halaman, at fungi.”
Matagal nang pinaghihinalaan ng mga mananaliksik na ang mga eCIS ay umaasa sa mga espesyal na receptor-binding protein upang makilala ang kanilang mga target. Ngunit ang mga protina ay napakabilis magbago kaya't hindi ito matukoy ng mga karaniwang paghahanap.
Upang malutas ito, si Levy, kasama ang doctoral researcher na si Nimrod Nachmias — na nakikipagtulungan kina Zhiren Wang at Xiao Feng mula sa laboratoryo ni Prof. Peng Jiang sa NHC Key Laboratory of Systems Biology of Pathogens sa Beijing — ay bumuo ng isang computational algorithm upang matukoy ang mga conserved structural elements sa loob ng mabilis na nagbabagong tail fiber proteins.
Sa pagtutok sa mga shared anchor domain na nagkakabit ng mga protina sa eCIS particle, natukoy nila ang libu-libong dating nakatagong receptor-binding protein. Nagkatalogo ang pangkat ng 3,445 na natatanging tail fiber protein sa 2,585 na eCIS gene clusters sa 1,069 na species ng bakterya at archaea — ang pinakakumprehensibong dataset ng uri nito.
Ang bawat tail fiber ay may dalawang bahagi: isang conserved region na nagkakabit nito sa injection system, at isang variable region na tumutukoy kung aling mga selula ang maaari nitong targetin. Marami sa mga receptor-binding domain na ito ay nakuha sa pamamagitan ng horizontal gene transfer, minsan ay humihiram ng DNA mula sa mga virus, halaman, fungi, at maging sa mga bahagi ng immune system ng hayop.
“Ito ay accelerated evolution on steroids,” sabi ni Levy sa TPS-IL. “Ang mga bakterya ay kumukuha ng mga biological world para sa mga kapaki-pakinabang na binding tools at ginagamit muli ang mga ito. Ang tail fiber gene ay mabilis na nag-evolve sa pamamagitan ng pagkuha ng foreign DNA, pag-recombine nito upang lumikha ng bagong binding specificity, at kung ito ay kapaki-pakinabang, pagkalat sa pamamagitan ng horizontal at vertical transfer.”
Upang ipakita ang mga praktikal na aplikasyon, nag-engineer ang pangkat ng isang eCIS particle gamit ang isang tail fiber mula sa isang Paenibacillus bacterium na kahawig ng hemagglutinin, isang receptor-binding protein sa influenza at measles viruses. Ang engineered system ay matagumpay na kumabit at nag-inject ng mga protina sa human THP-1 monocyte-like cells habang iniiwan ang iba pang uri ng selula na hindi nagagalaw. Iminungkahi ng mga eksperimento na ang D-mannose, isang asukal sa ibabaw ng mga selula ng tao, ay maaaring magsilbing receptor. Nakunan ng electron microscopy ang mga particle na kumakabit sa mga selula ng tao ilang sandali bago ihatid ang kanilang karga.
Binigyang-diin ni Levy ang mga potensyal na aplikasyon. “Ipinakita namin na ang isang engineered eCIS ay maaaring mag-inject sa isang uri ng selula ng tao ngunit hindi sa iba, na mahusay upang mabawasan ang potensyal na masamang epekto,” sabi niya sa TPS-IL.
Ang mga natuklasan ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang natural, programmable delivery system. Ang mga engineered eCIS particle ay maaaring mag-inject ng mga protina o molecular cargo sa mga partikular na uri ng selula habang iniiwan ang iba na hindi nagagalaw. Ang katalogo ng libu-libong natural na evolved receptor-binding protein ay nagbibigay sa mga siyentipiko ng isang versatile toolkit para sa paglikha ng mga custom na delivery system para sa pananaliksik, mga industrial enzyme, o mga therapeutic molecule.
Ang pag-aaral ay mayroon ding mga aplikasyon sa agrikultura at pagpapaunlad ng antimicrobial. Ang mga eCIS system ay maaaring maghatid ng mga protina sa mga pananim nang walang genetic modification, na nagpapahusay sa resistensya sa mga peste o stress. Ang mga bacterial toxin at enzyme na dala ng mga eCIS ay maaaring gamitin muli bilang mga antimicrobial agent o industrial biocatalysts.
“Ang mga bakterya ay hindi limitado sa mabagal na pag-angkop ng kanilang mga sandata; maaari nilang mabilis na baguhin ang mga ito sa pamamagitan ng paghiram ng mga binding tool mula sa buong biological world,” sabi ni Levy sa TPS-IL.
Ang pag-aaral ay nailathala sa peer-reviewed na Nature Communications.
Kaugnay na Mga Paksa
