آرکئاها؛ منبع پنهان آنتی‌بیوتیک‌های فردا

پژوهش‌ها نشان می‌دهد این تعامل ممکن است منجر به تولید صدها ترکیب شیمیایی خاص شود که قادر به مقابله با باکتری‌های بیماری‌زا و مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌های مرسوم هستند. هرچند هنوز هیچ یک از این ترکیبات به دارو تاییدشده تبدیل نشده‌اند، اما این کشف مسیر تازه‌ای برای تحقیقات آنتی‌بیوتیکی فراهم می‌کند.

جیم کالینز، مهندس زیستی دانشگاه MIT، می‌گوید: «شگفت‌آور است که تا پیش از این آرکئاها از نظر دارویی به اندازه کافی مورد بررسی قرار نگرفته بودند.» تا کنون بیشتر آنتی‌بیوتیک‌های شناخته‌شده از باکتری‌ها یا قارچ‌ها استخراج شده‌اند.

آرکئاها؛ یک شاخه مستقل در درخت زندگی

آرکئاها زمانی به عنوان نوعی باکتری شناخته می‌شدند، اما امروز آن‌ها به عنوان شاخه‌ای مستقل در حیات محسوب می‌شوند، چرا که از نظر ژنتیکی و بیوشیمیایی با باکتری‌ها و یوکاریوت‌ها تفاوت دارند. برای مثال، آن‌ها دیواره سلولی باکتریایی ندارند و مانند یوکاریوت‌ها هسته و اندامک‌های غشایی مجزا ندارند. با این حال، آرکئاها می‌توانند در کنار باکتری‌ها و دیگر موجودات تک‌سلولی زندگی کنند؛ مانند روده انسان، جایی که در تولید متان نقش دارند، یا روده عقبی موریانه‌ها که به هضم چوب کمک می‌کنند. توبیاس وارنکه، بیوشیمیست دانشگاه آکسفورد، می‌گوید: «هم‌زیستی همیشه به معنی همکاری نیست و ممکن است تنش‌های زیستی ایجاد شود.»

استفاده از هوش مصنوعی برای کشف ترکیبات ضدمیکروبی

تیم سزار د لا فونته از دانشگاه پنسیلوانیا با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، پروتئوم ۲۳۳ گونه آرکئا را بررسی کردند. هدف شناسایی پپتیدهای کوتاه و مخفی با ویژگی‌های ضدمیکروبی بود که هنگام تجزیه پروتئین‌های بزرگ تولید می‌شوند. این بررسی بیش از ۱۲٬۶۰۰ پپتید بالقوه شناسایی کرد و هوش مصنوعی ۸۰ مورد امیدوارکننده را انتخاب کرد. آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد که ۹۳٪ از این پپتیدها علیه پاتوژن‌های خطرناک انسانی مانند Staphylococcus aureus و Klebsiella pneumoniae فعالیت داشتند.

مکانیسم عملکرد آن‌ها نیز جالب است: بسیاری با دپولاریزه کردن غشای داخلی باکتری‌ها، آن‌ها را از بین می‌برند؛ روشی متفاوت از بسیاری پپتیدهای ضدمیکروبی که معمولاً با سوراخ کردن غشای خارجی عمل می‌کنند. یکی از پپتیدها، «Archaeasin-73»، در آزمایش روی موش توانست باکتری‌های ایجادکننده عفونت زخم را به اندازه داروی پلی‌میکسین B کاهش دهد.

آنزیم‌های هیدرولاز؛ سلاح مخفی آرکئاها

مطالعه دیگری به بررسی آنزیم‌های هیدرولاز آرکئاها پرداخت؛ آنزیم‌هایی که قادر به تجزیه دیواره سلولی باکتری‌ها هستند. تقریباً ۵٪ از بیش از ۳۷۰۰ گونه آرکئا این آنزیم‌ها را تولید می‌کنند و بسیاری از آن‌ها خارج از سلول ترشح می‌شوند. برخی گونه‌ها حتی سازوکارهایی شبیه سرنگ دارند که این آنزیم‌ها را مستقیماً به باکتری‌ها منتقل می‌کنند و موجب مرگ آن‌ها می‌شوند.

چشم‌انداز آینده و جمع‌بندی

اگرچه هنوز هیچ یک از پپتیدها و آنزیم‌های آرکئا به داروهای تاییدشده تبدیل نشده‌اند، اما پژوهشگران معتقدند این موجودات حاوی ترکیبات ضدمیکروبی زیادی هستند که هنوز کشف نشده‌اند. وارنکه می‌گوید: «آنچه تاکنون یافته‌ایم، تنها نوک کوه یخ است.»

• آرکئاها تک‌سلولی و از نظر ژنتیکی و بیوشیمیایی با باکتری‌ها و یوکاریوت‌ها متفاوت‌اند.

• زندگی در محیط‌های سخت و هم‌زیستی با باکتری‌ها باعث تولید ترکیبات شیمیایی منحصر به فرد شده است.

• استفاده از هوش مصنوعی بیش از ۱۲٬۶۰۰ پپتید بالقوه را شناسایی کرد.

• ۹۳٪ پپتیدهای منتخب فعالیت ضدباکتریایی داشتند.

• برخی پپتیدها و آنزیم‌ها با مکانیسم‌های جدید، باکتری‌ها را از بین می‌برند.

• این ترکیبات مسیر جدیدی برای توسعه آنتی‌بیوتیک‌های نوین فراهم می‌کنند.

منبع: www.science.org