مرکز تحقیقات مایکوباکتریولوژی

راز اینکه چرا مایکوباکتریوم ها، خانواده ای که عامل سل می باشند موجودات بسیار مقاوم هستند توسط دانشگاه اوتاگو نیوزلند کشف شد، تحقیقی که امید تازه ای برای توسعه انقلاب آنتی بیوتیکی برای مقابله با سل را ارائه کرد. در همکاری با محققان در ایالات متحده وآلمان، محققان اوتاگو مکانیسمی را به دست آوردند که به وسیله آن میکروب هوازی خاک، مایکوباکتریوم اسمگماتیس قادر به بقاء برای مدت زمان طولانی در غیاب اکسیژن و یا نزدیک به غیاب اکسیژن می باشد.یافته های آنها که در ژورنال PNASمنتشر شده بود، نشان داد که هیدروژن یک عامل کلیدی است که مایکوباکتریوم ها را قادر می سازد تا با محدودیت اکسیژن مدت طولانی بقاء یابند. این تیم دریافتند که در این شرایط باکتری به سرعت قادر به تغییر متابولیسم سلولی خود از حالت مبتنی بر اکسیژن به حالتی  که از تخمیر برای تولید انرژی  استفاده نماید،می باشد. این حالت متابولیکی به تولید و بازیافت هیدروژن مولکولی که گازی با سوخت و انرژی بالا می باشد بستگی دارد. این سلول ها هیدروژن را تولید می نمایند تا بقاء خود را تا زمانی که یکبار دیگر دسترسی به اکسیژن کافی برای رشد داشته باشند تضمین کنند. مایکوباکتریوم از طریق سوزاندن منابع سوخت مبتنی برکربن با استـفاده از اکسیژن رشد می نماید. با این حال، آنهـا زمـانی که ذخـیره اکسیژن شان موجـود باشد

می توانند برای ماهها یا سالها زنده بمانند. به طور مثال در افراد با عفونت سل ثانویه، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس توسط انبوهی از سلولهای ایمنی و سایر سلولهای بدن احاطه می شود که یک محیط با اکسیژن کم می باشد. با این حال، این بیماران برای بقیه عمر خود به دلیل اینکه باکتری دوباره ممکن است فعال شود بایستی تحت نظر باشند. تیم دکتر کوک ثابت کردند که متابولیسم هیدروژن مولکولی مایکوباکتریوم اسمگماتیس با استفاده از سه آنزیم به نام هیدروژنازها می باشد. یک هیدروژناز ، هیدروژن تولید می کند درحالی که دو آنزیم دیگر آن را مصرف می کنند. این هیدروژنازها تحت کمبود اکسیژن به وسیله یک تنظیم کننده اصلی به نام DosRفعال می شوند. محققان دریافتند که سویه های مایکوباکتریوم اسمگماتیس که درآن ها ژن برای هیدروژنازها یا DosRمورد استفاده قرار نمی گیرد کاهش صدبرابر در بقاء طولانی مدت در مقایسه با باکتری طبیعی را تجربه می کنند. در حال حاضر این تیم در حال بررسی این موضوع هستند که آیا این یافته ها به مایکـوباکتریوم توبرکلوزیس که در آنها هـیدروژناز های پیش بینی شده بیشتری در شرایط اکـسیژن کم فعال می شود، قابـل تعمـیم می باشد. اگر سایر هیدروژناز ها به شدت در دراز مدت بقاء خود را کاهش دهند ، خاتمه آنزیم  ممکن است به عنوان هدف دارویی بسیار عالی در عفونت سل نهفته که یک سوم مردم جهان از آن رنج می برند در نسل بعدی در نظر گرفته شود.

به عنوان اساسی ترین ترکیب شیمیایی، هیدروژن چند خواص مهم دارد، که بازده انرژی در هر واحد وزن بیشتر از هر مولکول دیگر است. از این رو این مولکول می تواند به عنوان سوخت درفرآیندهای سلولی موجب بقاء سلول گردد. تولید هیدروژن فرآیند تخمیر است در حالی که بازیافت آن یک فرآیند تنفس است. هر دو فرآیند سلول را قادر به تولید انرژی می نمایند، اما به طرق مختلف:به طور کلی تنفس بازده انرژی بیشتری دارد اما تخمیر زمانی رخ می دهد که اکسیژن به طور کامل وجود ندارد.

منبع :www.sciencedaily.com