นักวิจัยเผยพบ 'แบคทีเรียราพันเซล' มีหางยาวมากๆอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อน เป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ทนทานที่สุดในโลก

นักวิจัยเผยพบ 'แบคทีเรียราพันเซล' มีหางยาวมากอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ทนทานที่สุดในโลก

บทความนี้เป็นเรื่องที่วิชาการหน่อยนะครับลองทำความเข้าใจดูแต่ก็ทำให้เราได้รู้เรื่องแปลกๆใหม่ๆ

นักวิจัยเผย 'แบคทีเรียราพันเซล' มีหางยาวมาก

แบคเทอริโอฟาจหรือ (ไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย) ที่เรียกว่า P74-26 และมีชื่อเล่นว่า 'ราพันเซล แบคเทอริโอฟาจ' อาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนที่ไม่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิต และ ล่าเหยื่อในThermus thermophilus ซึ่งเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ทนทานที่สุดในโลก

โครงสร้างของแบคทีเรีย P74-26 เครดิตรูปภาพ: Leonora Martinez-Nunez

Bacteriophages เป็นไวรัสที่แพร่หลายซึ่งคัดเลือกและเจาะจงทำลายโฮสต์ของแบคทีเรีย

phages ส่วนใหญ่ที่พบอยู่ในลำดับCaudoviralesซึ่งประกอบด้วย capsid ที่มีจีโนม DNA แบบเกลียวคู่และหาง

ส่วนหางนั้นจำเป็นสำหรับการจดจำโฮสต์และการติดต่อของไวรัส และด้วยเหตุนี้จึงประสบความสำเร็จในการติดเชื้อ

Emily Agnello นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก University of Massachusetts Chan Medical School กล่าวว่า “แบคทีเรียหรือเรียกสั้นๆ ว่า phages มีอยู่ทุกที่ที่มีแบคทีเรีย รวมถึงสิ่งสกปรกและน้ำรอบๆ ตัวคุณ และในระบบนิเวศของจุลินทรีย์ในร่างกายของคุณเองด้วย”

แม้ว่าฟาจส่วนใหญ่จะมีหางที่สั้นในระดับจุลภาค แต่ P74-26 ก็มีหางที่ยาวกว่าส่วนใหญ่ถึง 10 เท่า และยาวเกือบ 1 ไมโครเมตร ซึ่งเท่ากับความกว้างของใยแมงมุมบางชนิด

P74-26 ไม่เพียงแต่มีหางที่ยาวมากเท่านั้น แต่ยังเป็นฟาจที่เสถียรที่สุด ทำให้สามารถอยู่ในที่และแพร่เชื้อในแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนได้

Agnello กล่าวว่า "หางของฟาจแต่ละอันประกอบขึ้นจากหน่วยการสร้างขนาดเล็กจำนวนมากที่มารวมกันเป็นท่อยาว

"การวิจัยของเราพบว่าโครงสร้างเหล่านี้สามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือโครงสร้างได้เมื่อประกอบเข้าด้วยกัน"

“ลักษณะการเปลี่ยนแปลงรูปร่างนี้มีความสำคัญในการช่วยให้ชิ้นส่วนประกอบประกอบเข้าด้วยกันและสร้างโครงสร้างที่ถูกต้องของท่อหาง”

นักวิจัยใช้เทคนิคการถ่ายภาพพลังงานสูงรวมถึงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ และพบว่าโครงสร้างส่วนท้ายของหางพิงกันเพื่อทำให้ตัวเองมั่นคง

“เราใช้เทคนิคที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบไครโอ ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ช่วยให้เราสามารถถ่ายภาพและภาพยนตร์ขนาดสั้นได้หลายพันภาพด้วยกำลังขยายที่สูงมาก” Agnello กล่าว

“ด้วยการถ่ายภาพจำนวนมากของท่อส่วนท้ายของฟาจและนำมาซ้อนกัน เราจึงสามารถทราบได้อย่างแน่ชัดว่าส่วนประกอบต่างๆ ประกอบเข้าด้วยกันได้อย่างไร”

พวกเขาพบว่า P74-26 ใช้กลไก 'ลูกและเบ้า' เพื่อให้ตัวมันเองแข็งแรง นอกจากนี้หางยังเกิดขึ้นจากวงแหวนของโมเลกุลที่ซ้อนกันในแนวตั้งซึ่งทำให้เกิดคลองกลวง

“ฉันชอบคิดว่าตัวต่อเหล่านี้เป็นเหมือนตัวต่อเลโก้ เลโก้มีกระดุมที่ด้านหนึ่งและมีรูหรือเบ้าที่อีกด้านหนึ่ง” ดร. ไบรอัน เคลช์ นักวิจัยจาก University of Massachusetts Chan Medical School กล่าว

“ลองนึกภาพเลโก้ที่ซ็อกเก็ตเริ่มปิด แต่เมื่อคุณเริ่มต่อเลโก้ ตัวต่อจะเริ่มเปิดออกเพื่อให้สตั๊ดบนเลโก้ตัวอื่นประกอบเป็นชุดใหญ่ขึ้นได้”

"การเคลื่อนไหวนี้เป็นวิธีการสำคัญที่กลุ่มฟาจเหล่านี้สร้างบล็อกควบคุมการชุมนุมของตนเอง"

เมื่อเทียบกับเฟสส่วนใหญ่ P74-26 ใช้จำนวนบล็อกการสร้างครึ่งหนึ่งเพื่อสร้างวงแหวนซ้อนที่ประกอบเป็นหาง

“เราคิดว่าสิ่งที่เกิดขึ้นคือไวรัสโบราณบางตัวได้หลอมรวมหน่วยการสร้างของมันให้เป็นโปรตีนชนิดเดียว ลองจินตนาการถึงตัวต่อเลโก้ขนาดเล็ก 2 ชิ้นที่หลอมรวมกันเป็นก้อนอิฐขนาดใหญ่ก้อนเดียวโดยไม่มีตะเข็บ หางยาวนี้สร้างขึ้นด้วยบล็อกขนาดใหญ่ที่แข็งแรงกว่า” ดร. เคลช์กล่าว

"เราคิดว่านั่นอาจทำให้หางมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง"การศึกษาปรากฏใน วารสาร เคมีชีวภาพ

Emily Agnello และคณะ พ.ศ. 2566 ชุดควบคุมไดนามิกตามโครงสร้างของท่อหางแบคทีเรียที่ยาวมาก วารสารเคมีชีวภาพ