ویروس کوچکی که ممکن است مانند عنکبوت بیوه سیاه نیش بزند.
این یکی از اکتشافات غافلگیرکننده ای است که توسط یک جفت زیست شناس واندربیلت هنگام تعیین توالی ژنوم ویروسی که به Wolbachia حمله می کند، یک انگل باکتریایی است که با موفقیت نه تنها عنکبوت های بیوه سیاه، بلکه بیش از نیمی از بندپایان را آلوده کرده است. گونه هایی که شامل حشرات، عنکبوت ها و سخت پوستان می شود.
دانشیار گفت: "کشف DNA مربوط به ژن سم عنکبوت بیوه سیاه کاملاً غافلگیرکننده بود، زیرا این اولین بار است که فاژ - ویروسی که باکتری ها را آلوده می کند - حامل DNA شبیه حیوانات پیدا می شود." ست بوردنشتاین از علوم زیستی.او و سارا بوردنشتاین، متخصص ارشد تحقیقات، نتایج مطالعه خود را در مقاله ای با عنوان "ماژول ارتباط یوکاریوتی در ژنوم فاژ WO از Wolbachia" که در 11 اکتبر در مجله Nature Communications منتشر شد، گزارش کردند.
به طور معمول فاژها، مانند فاژ WO که مورد مطالعه قرار گرفتند، حامل ژن های تخصصی هستند که باز می شوند و دفاع سلول های باکتریایی پروکاریوتی را که هدف قرار می دهند شکست می دهند. اما در این مورد، "بخشی از DNA مربوط به ژن سم عنکبوت بیوه سیاه دست نخورده و گسترده در فاژ است." "همچنین شواهدی وجود دارد که فاژ سموم حشره کش می سازد، اما ما هنوز مطمئن نیستیم که چگونه از این سموم استفاده و تجویز می شود."
دانشمندان همچنین دریافتند که WO بخش‌های دیگری از DNA را با ژنوم حیوانات مشترک است. اینها شامل دنباله ای است که سلول های یوکاریوتی موجود در حیوانات از آن برای تشخیص پاتوژن ها استفاده می کنند، که در آغاز مرگ سلولی نیز نقش دارد. علاوه بر این، چندین ژن وجود دارد که سلول ها از آنها برای فرار از پاسخ های ایمنی استفاده می کنند.بوردنشتاین اظهار داشت: "این توالی ها بیشتر برای ویروس های یوکاریوتی هستند، نه فاژها".
او حدس زد که دلیل استثنایی بودن WO در این زمینه به دلیل سابقه زندگی هدف آن است. هنگامی که Wolbachia یک بندپای میزبان را آلوده می کند، خود را در لایه ای از غشای بندپایان می پیچد. در نتیجه، فاژ مجبور است راه خود را از طریق غشاهای یوکاریوتی برای ورود یا فرار بگذراند.
"ما گمان می کنیم که منافذی در غشای سلول های بندپایانی که Wolbachia را احاطه کرده اند ایجاد می کند، در نتیجه به فاژ اجازه می دهد بر هر دو غشای باکتریایی و بندپایانی که آن را احاطه کرده اند غلبه کند. ممکن است این روش از برخی از این پروتئین ها استفاده کند." گفت.
تلاش‌های توالی‌یابی و بیوانفورماتیک آنها همچنین به بوردنشتاین‌ها اجازه داد تا توالی‌های ژنتیکی را که فاژ WO برای وارد کردن ژنوم خود در کروموزوم Wolbachia استفاده می‌کند، شناسایی کنند. این اطلاعات ممکن است ابزار اولیه ای را ارائه دهد که می تواند برای مهندسی ژنتیکی باکتری مورد استفاده قرار گیرد.
می توان از این قابلیت برای تقویت تلاش های مداوم استفاده کرد که از Wolbachia برای مبارزه با تب دنگی و ویروس زیکا استفاده می کند. به نظر می رسد که Wolbachia از تکثیر این ویروس ها در پشه های Aedes aegypti که آنها را پخش می کنند جلوگیری می کند. آلودگی و انتشار پشه ها با Wolbachia با موفقیت در استرالیا، برزیل، کلمبیا، اندونزی و ویتنام آزمایش شده است.
استفاده از انگل باکتریایی دو مزیت بالقوه در مقایسه با روش‌های دیگر دارد: این انگل به مواد شیمیایی سمی متکی نیست و پس از معرفی، باکتری‌ها به سرعت در جمعیت پشه پخش می‌شوند و خود را حفظ می‌کنند.
"توانایی مهندسی ژنتیک Wolbachia می تواند منجر به قرار دادن ژن هایی شود که باعث می شود باکتری ها صفاتی تولید کنند که اثربخشی استفاده از Wolbachia را در برابر ویروس های دنگی و زیکا افزایش می دهد. همچنین می توان از آن برای مبارزه با سایر آفات کشاورزی استفاده کرد." گفت.
بوردنشتاین 15 سال پیش مطالعه WO را آغاز کرد زیرا کنجکاو بود که چگونه چنین ویروسی در باکتری همزیستی مانند Wolbachiat که ژنوم بسیار کوچکی دارد زنده می ماند و رشد می کند.او به یاد می آورد: «در آن زمان، برخی از همکارانم پرسیدند که چرا در حال مطالعه چنین موضوع مبهمی هستم.»
چند سال پیش، بوردنشتاین و همکارانش احساس کردند که به سؤالات علمی اصلی مربوط به فاژ پاسخ داده اند، اما تصمیم گرفتند ژنوم آن را برای کامل بودن توالی یابی کنند. آنها نمی دانستند که تجزیه و تحلیل آنها اطلاعاتی را ارائه می دهد که بینش جدیدی در زمینه ویروس شناسی ارائه می دهد و احتمالاً می تواند به تلاش ها برای کاهش یا ریشه کن کردن تعدادی از بیماری هایی که برای هزاران سال انسان ها را مبتلا کرده اند کمک کند.
