محققان با به کارگیری تکنیکی جدید، مشاهده کرده‌اند که چگونه یک آنزیم موجود در باکتری‌های مقاوم به دارو، در بیماری سل (Tb)، مولکول آنتی‌بیوتیک را نابود می‌کند. این تکنیک جدید، ابزار قدرتمندی را برای بررسی تغییراتی که در مولکول‌های زیستی اتفاق می‌افتد، ارائه می‌دهد.
طبق آخرین گزارش جهانی سل، سازمان بهداشت جهانی اعلام کرده است بیماری سل، که یک بیماری ریوی است و از طریق سرفه یا عطسه در هوا پخش می‌شود، در حال حاضر بیش از هر عامل عفونی دیگری، جان افراد را در سراسر جهان را می‌گیرد. همه‌ساله، صدها هزار مورد درمان این بیماری با شکست مواجه می‌شود چراکه باکتری‌هایی که Tb را ایجاد می‌کنند، به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاومت دارند.
در حال حاضر یک تیم بین‌المللی از محققان، روش جدیدی را برای بررسی اینکه چگونه باکتری‌های Tb یک خانواده مهم از آنتی‌بیوتیک‌ها را غیرفعال می‌کنند، پیداکرده‌اند. آن‌ها برای اولین بار با استفاده از لیزر اشعه ایکس با الکترون آزاد یا XFEL، این عمل را تماشا کردند.
در آزمایش‌هایی که در بخش انرژی آزمایشگاه شتاب دهنده ملی SLAC انجام شد، آن‌ها آنتی‌بیوتیکی را با آنزیمی به نام بتا-لاکتاماز که باکتری‌های Tb از آن استفاده می‌کنند، مخلوط کردند و سپس در زمان واقعی، هنگامی که این آنزیم به آنتی‌بیوتیک حمله کرده تا آن را غیرفعال کند، به مشاهده آن پرداختند.
روش محققان، به نام کریستالوگرافی سریالی ترکیبی و تزریقی، از پالس‌های درخشان و فوق‌العاده سریع که توسط منبع نور منسجم شتابدهنده خطی SLAC (LCLS) تولید می‌شود، استفاده می‌کند.
عکس‌های گرفته شده با اشعه ایکس در ۳۰ هزارم ثانیه تا ۲ ثانیه پس از شروع واکنش، نشان دهنده اتصال لاکتاماز به آنتی‌بیوتیک سفتریاکسون و شکستن یکی از پیوندهای شیمیایی آن است.
دانشمندان در کریستالوگرافی، کریستال را از نسخه‌های متعدد یک پروتئین، به وجود آورده و به کریستال، اشعه ایکس وارد می‌کنند، تا یک الگوی انکسار روی دتکتور ایجاد نمایند. این دتکتور، ساختار اتمی پروتئین را آشکار می‌سازد. ساختار فوق، کلیدی برای درک نحوه عملکرد آنزیم‌ها و دیگر پروتئین‌ها است.
در گذشته این عمل فقط با کریستال‌های نسبتاً بزرگ انجام می‌شد. اما در این روش ارزش محدودی وجود دارد زیرا این محلول حاوی آنتی‌بیوتیکی است که مدت زیادی طول میکشد تا روی کریستال پخش شود و با آنزیم واکنش نشان دهد. مهم است که انتشار، سریع‌تر از واکنش رخ دهد، به طوری که چندین مولکول پروتئینی در کریستال، فرایند شیمیایی را با یکدیگر آغاز کنند.
مجریان این تحقیق میگویند: «اما LCLS و دیگرXFEL ها دارای چنان پرتوهای فشرده‌ای هستند که می‌توانند الگوهای انکسار را از بلورهای بسیار ریز، در حدود یک میلیونیم متر یا کمتر نیز جذب کنند، به طوری که آنتی‌بیوتیک می‌تواند به سرعت آنزیم را دریافت کند و واکنش‌ها را نیز می‌توان با اشعه‌ی ایکس ثبت کرد».
آن‌ها می‌افزایند: «در حالی که مطالعه‌های ظریفی برای مشاهده حرکت‌های پروتئین با تغییرات ناشی از نور انجام شده است، کار ما نشان می‌دهد که یک کلاس بزرگ‌تر از پروتئین‌ها، یعنی آنزیم‌ها، می‌توانند در الگوی حلشده در طول زمان در LCLS و دیگر XFEL ها موردبررسی قرار گیرند».
حالا دانشمندان قصد دارند از این روش برای بررسی آنتی‌بیوتیک‌های بیشتری استفاده کنند. آن‌ها همچنین قصد دارند از سرعت تکرار بالاتر- شلیک سریع‌تر پالس‌های اشعه ایکس- استفاده کنند که انتظار می‌رود در آینده به LCLS ارتقاء یابد و در زمان حال نیز XFEL اروپایی را معرفی کنند.
این امر دانشمندان را قادر می‌سازد تا اطلاعاتی را که نیاز دارند تنها در عرض چند دقیقه، نه چند روز، به دست آورند. آن‌ها همچنین می‌توانند در فواصل زمانی کوتاه‌تری، واکنش‌ها را به تصویر بکشند که می‌تواند تصویر کامل‌تری از رویداد را، همان گونه که اتفاق می‌افتد، ارائه دهد.
✳️ مترجم: محمد شجاعیه
☑ لینک خبر
☑ عضویت در زیست فن پزشکی مولکولی
☑ عضویت در کانال زیست فن
