مرگ خودخواسته برای بقای جمعی 

• استراتژی عفونت نافرجام (Abortive Infection): باکتری‌ها برای مقابله با هجوم ویروس‌ها (فاژها)، از سیستم‌های پیچیده‌ای استفاده می‌کنند که در صورت شکست دفاع اولیه، سلول آلوده را به کشتن می‌دهند تا از انتشار ویروس به بقیه کلنی جلوگیری کنند.

• رترون-Eco7 (Retron-Eco7): یکی از پیشرفته‌ترین این سیستم‌ها در E. coli است که مانند یک “ضامن بمب” عمل می‌کند.

ماشه شلیک: پروتئین فاژی D15 

• کشف کلیدی: محققان دریافتند که نوکلئاز D15 (کدگذاری شده توسط فاژ) به عنوان ماشه عمل می‌کند.

• مکانیسم فعال‌سازی: * پروتئین D15 وارد سلول می‌شود.

  • این پروتئین msDNA (جزء کلیدی رترون) را برش می‌دهد.

  • با تخریب msDNA، کمپلکس سمی PtuA–PtuB آزاد می‌شود.

• شباهت تکاملی: این نقش D15 در سایر رترون‌های نوع I-A مانند Retron-FORC نیز به صورت حفاظت‌شده دیده می‌شود.

جلاد مولکولی: تخریب tRNA میزبان 

• هدف‌گیری دقیق: برخلاف تصورات قبلی، کمپلکس آزاد شده به جای DNA فاژ، به tRNATyr (تیروزین) خود باکتری حمله می‌کند.

• توقف پروتئین‌سازی: با بریدن tRNAهای حیاتی، سنتز پروتئین در سلول متوقف شده و باکتری وارد فاز مرگ (Cell Death) می‌شود.

• تنوع عملکردی: جالب اینجاست که سیستم‌های مشابه مانند Retron-Eco4 به جای tRNA، رشته‌های ssDNA را هدف قرار می‌دهند که نشان‌دهنده نبوغ تکاملی باکتری‌هاست.

معمای ساختاری: چرا tRNA؟ 

• ساختار Cryo-EM: تصاویر میکروسکوپی با وضوح بالا نشان می‌دهند که در حالت عادی، RT–msDNA مانع دسترسی tRNA به مرکز فعال آنزیم PtuB می‌شود.

• پیش‌بینی AlphaFold 3: با استفاده از هوش مصنوعی آلفافولد ۳، مدل‌هایی از نحوه اتصال PtuA-PtuB به tRNA به دست آمده است، اما هنوز دقیقاً مشخص نیست که چرا این آنزیم بین DNA ویروس و RNA خودی تمایز قائل می‌شود.

• مقایسه با سیستم Septu: در حالی که PtuA-PtuB در سیستم سپتو، DNA فاژ را هدف می‌گیرد، در رترون Eco7 به سمت tRNA میزبان سوئیچ کرده است.

تنوع در دنیای رترون‌ها: از متیلاسیون تا تخلیه انرژی 

• Retron-Eco1: از آنزیم Dcm متیلاز به عنوان ماشه استفاده می‌کند.

• سیستم PARIS: از مکانیسم مشابهی برای هدف‌گیری tRNALys استفاده می‌کند تا مانع پیشرفت عفونت شود.

• نقش RNAهای غیرکدکننده: رترون‌هایی مانند Retron-Sen220 با توالی‌های RNA اختصاصی، دقت این سیستم‌های دفاعی را به سطح خیره‌کننده‌ای رسانده‌اند.

منبع :

Structural mechanism of the Retron-Eco7 anti-phage defense system

از مهندسی دفاع باکتریایی تا انقلاب در ویرایش ژن 

درک نحوه عملکرد سیستم‌های رترون و چگونگی دستکاری RNA و DNA توسط آن‌ها، دریچه‌های جدیدی را در بیوتکنولوژی باز کرده است. این سیستم‌ها نه تنها ابزارهای دفاعی باکتری، بلکه الگوهایی برای نسل بعدی ابزارهای مهندسی ژنتیک هستند.

 تخصص تیم پژوهشی ما در تحلیل دقیق مسیرهای بیوشیمیایی و ارائه خدمات پیشرفته، پشتوانه پروژه‌های حساس شماست.

آیا می‌خواهید سیستم‌های دفاعی باکتریایی را در آزمایشگاه خود بازسازی یا مهار کنید؟

برای بهره‌مندی از خدمات تخصصی ویرایش ژن کریسپر و مشاوره در پروژه‌های اپی‌ژنتیک و RNA، همین حالا از صفحه ی خدمات  ما دیدن فرمایید! و با ما تماس بگیرید.