Characterizing the interaction of a type VII-secreted antimycobacterial toxin with its small helical partner proteins

داخل العالم المجهري للبكتيريا، توجد آلات متطورة تُستخدم لنقل البروتينات عبر جدار الخلية، وهي عملية ضرورية لكيفية تفاعل هذه الكائنات مع بيئتها وكيفية دفاعها عن نفسها. وفي أنواع معينة من البكتيريا، بما في ذلك تلك التي تسبب أمراضاً للإنسان، تُعرف هذه الآلة باسم نظام الإفراز من النوع السابع (type VII secretion system). وهي تعمل كبوابة متخصصة مغروسة في الغشاء، مما يسمح لبروتينات محددة بالمرور عبر الطبقات الخارجية الصلبة للخلية. ومن بين البروتينات التي تسافر عبر هذه البوابة توجد السموم، التي يمكن أن تؤذي بكتيريا أخرى، وشركاؤها، الذين يساعدون في نقلها بأمان إلى المخرج. إن فهم كيفية ترابط هذه القطع مع بعضها البعض أمر بالغ الأهمية لأن ذلك يكشف عن ميكانيكا بقاء البكتيريا وتنافسها، ويقدم أدلة حول كيفية عمل هذه المجتمعات المجهرية وكيف يمكن إيقافها.

وقد ركز الباحثون مؤخراً اهتمامهم على نوع معين من البكتيريا يسمى Mycobacterium abscessus، والتي تستخدم نسخة من نظام الإفراز هذا لإطلاق سم يُدعى "EatA". هذا السم مصمم لمهاجمة جدران الخلايا الخاصة ببكتيريا أخرى، مستهدفاً على وجه التحديد مادة سكرية تسمى "أرابينوجالاكتان" (arabinogalactan) التي تشكل غلافاً واقياً حولها. ومع ذلك، قبل أن يتم إرسال "EatA"، يجب أن يقترن ببروتينين أصغر، هما "TapA1" و"TapA2"، واللذان ينتميان إلى عائلة من البروتينات المعروفة بأشكالها الحلزونية المدمجة. أراد العلماء فهم البنية الفيزيائية لهذا الثلاثي وكيفية تماسكهم مع بعضهم البعض قبل أن يتم نقلهم. وللقيام بذلك، قاموا ببناء نموذج هيكلي للمجمع واختبروا أفكارهم من خلال إجراء تغييرات صغيرة ودقيقة على البروتينات لمعرفة كيف تؤثر تلك التغييرات على قدرتهم على الالتصاق ببعضهم البعض.

وكشفت الدراسة أن البروتينات الثلاثة تشكل حزمة ضيقة ومكدسة من الخيوط اللولبية، وهو شكل يسمح لها بالانغلاق معاً بإحكام. يشير هذا الترتيب إلى وجود أساس مستقر للسم قبل إطلاقه. كما استخدم الباحثون النمذجة الحاسوبية للتنبؤ بكيفية تفاعل مجموعة البروتينات الثلاثة هذه مع زوج ثانٍ من البروتينات، وهما "EsxT" و"EsxU"، واللذان يعدان أيضاً جزءاً من نظام الإفراز ويُعتقد أنهما ضروريان لعمل الآلة. وبينما اقترحت النماذج وجود اتصال بين المجموعة الأولى والثانية، لم يتمكن الفريق إلا من تأكيد رابط جزئي في المختبر. فقد استطاعوا إظهار أن أحد البروتينات الشريكة الصغيرة، "TapA2"، يمكنه التفاعل فيزيائياً مع "EsxT"، لكنهم لم يتمكنوا من عزل أو تنقية مجمع كامل يحتوي على جميع البروتينات الخمسة معاً. وهذا يعني أنه بينما من المرجح أن تتناسب القطع مع بعضها البعض داخل الخلية، فإن التجميع الكامل يظل صعب الالتقاط في أنبوب اختبار، مما يترك بعض التفاصيل المتعلقة بالآلية النهائية لاستكشافها بشكل أكبر.