הבעיה עם ליסטריה: יתירות שווה להצלחה פתוגנית

יש משהו ב ליסטריה מה שהופך אותו לסיוט של בטיחות מזון. החיידק גרם אלפים של זיהומים במהלך השנים האחרונות עם שיעור תמותה מדאיג של 21%, בעיקר בקשישים. זה יכול לִשְׂרוֹד במספר סביבות, כולל טמפרטורות נמוכות, תנאים חומציים ואפילו מלח גבוה. ואז יש את הייצור הבעייתי למדי של סרטי ביופילם, שיכולים לעמוד בפני חיטוי. בסיכומו של דבר, הפתוגן הפך לאחד מהאיומים החשובים ביותר - וכתוצאה מכך נחקרים - המועברים במזון.

במהלך 30 השנים האחרונות, מחקר גילה ליסטריה יש אוסף של גורמי ארסיות הכרחי כדי לגרום לזיהום. אחד מהם ידוע בשם חלבון הידבקות ליסטריה (הקפה), המאפשר היצמדות לתאי מעי אנושיים ומאותת לגוף להעביר את החיידק לאיברים. בשנת 2010, זוהה וריאנט של Lap, המכונה LapB, כגורם בשמירה על ההתקשרות לתאים וכן בסיוע לפלישה תוך תאית. למעשה, LapB היה מרכיב קריטי הדרוש להדבקה.

מחקר נוסף על LapB ברמה הגנטית גילה שהקוד שלו ליצירת חלבון, mRNA, הוא גבוה מוגן כאשר החיידק נתקל בלחץ סביבתי, במיוחד במהלך מאבק עם החיסון מערכת. שומרי הראש מורכבים מחלבונים, הידועים בשם

Hfq (מ ה ה. coli גורם מארח לשכפול RNA של הפאג Qβ) ו-RNA קטנים (sRNA). Lhr (עבור RNA מחייב ליסטריה Hfq).

ישנם שלושה סוגים של Lhr, המסומנים LhrA, LhrB ו-LhRC. לכל אחד מהם יש מנגנון ספציפי בתהליך הבאת הגנים של ליסטריה לחיי חלבון. גם ל-LhrA וגם ל-LhrB נוצר עותק אחד בלבד, אבל ל-LhrC יש 5 גרסאות שונות. בזמן גילוים בשנת 2006, התפקוד טרם הוברר, למרות שהייתה אמונה מסוימת שלמבנים שהשתנו יש משמעות סביבתית מסוימת.

המצוד נמשך שמונה שנים אך כעת נראה שהתשובה נמצאה. בשבוע שעבר, אותה קבוצה דנית שגילתה את ה-Lhr sRNAs גילה מדוע ל-LhrC יש כל כך הרבה פנים שונות. התשובה טמונה בצורך להבטיח ש-LapB מיוצר במהלך זיהום, ללא קשר לסביבה. כפי שלמדו המחברים, LhrC סיפקה את היכולת להתמודד עם כל אתגר ולשמור על ארסיות בחיים.

הצוות רצה תחילה לברר האם גירויים סביבתיים מובילים לייצור של LhrC. הם ניסו כמעט הכל בארסנל האנושי - אנטיביוטיקה בטא-לקטם, מלחי מרה, תמיסות מלח גבוהות, חומצה ואפילו אלכוהול. בכל המקרים, LhrC היה נוכח. בהסתכלות נוספת, הקבוצה מצאה שני חלבוני תגובה סביבתית ספציפיים הדרושים לתעתוק. הראשון היה חלבון דו-רכיבי המכונה LisRK (Response Regulator + Histidine Kinase), אשר מעורב ב מגיבים ללחץ סביבתי. השני היה CesRK עבור CEphalosporin Sensitivity response Regulator) המסייע לחיידק לְהִתְנַגֵד נוכחות של אנטיביוטיקה בטא-לקטם ואלכוהול.

השלב הבא היה לקבוע את היעד של LhrC. לכל חמשת הווריאציות הייתה זיקה ל-MRNA של LapB ועזרו לייצב את גדיל ה-mRNA לתרגום לחלבון. נראה שלא היה הבדל בין חמשת הפרצופים ביכולתם להחיות את LapB. עם זאת, למרות שזה חשף את הפונקציה, זה לא חשף את הסיבה מדוע נדרשו חמישה עותקים.

בהסתכלות עוד יותר מקרוב על המבנים המשניים של פני ה-LhrC, היו הבדלים מעטים אם בכלל באופן שבו הם הופיעו. לכולם יכולים להיות צורות מרובות ולקיים אינטראקציה במספר דרכים שונות עם mRNA של LapB. באשר למה זה יכול להיות, המחברים היו צריכים לרדת לרמת הרצף. שם, הם מצאו מוטיבים המכילים את הנוקלאוזידים ציטוזין ואורידין (CU). לכל אחד מחמשת ה-LhrCs היו שלושה מיקומים שונים עבור הרצף הזה. ביחד, היו שבעים וחמש קונפורמציות שונות שיכלו לקיים אינטראקציה עם ה-mRNA ולסייע בתרגום.

מדוע יהיה צורך ברמת יתירות זו לא היה ברור. המחברים, לעומת זאת, הציעו שמוטיבים אלה שימשו כמאפננים של אפקט פרפר. תגובה אולטרה-רגישה קטנה בין אזור ה-CU ל-MRNA של LapB עלולה להוביל לתגובה מהירה בקנה מידה גדול לגורם דחק. לא משנה מה נזרק לעבר החיידק, הוא יילחם במהירות וביעילות.

התוצאות של עבודה זו מציעות פרספקטיבה לגבי מדוע_ ליסטריה_ כל כך קשה להרוג בכל סביבה. אלא אם כן החיידק מוצף לחלוטין, בין אם באמצעות חיטוי, טיפול בחומצה או טמפרטורה, סיכויי ההישרדות טובים. יתרה מכך, בעיצומו של זיהום, החיידק יכול להשתמש במערכת זו כדי להתנגד לפעולות מערכת החיסון ולכל טיפול אחר כמו אנטיביוטיקה. למעשה, נראה שהיתירות הופכת את החיידק לבלתי ניתן לעצירה.

עבור מומחי בטיחות מזון, החדשות גרועות עוד יותר. על מנת למנוע זיהומים, יש צורך ברמה הגבוהה ביותר של עמידה בתקנות כדי להבטיח שהחיידק לא ייכנס לרצף המזון. למרבה הצער, פגמים מתרחשים באופן קבוע והתפרצויות הופכות נפוצות יותר. משמעות הדבר היא שמוטלת אחריות גדולה עוד יותר על הציבור להיות זהיר במיוחד בכל אספקת מזון באמצעות היגיינה נאותה, טיפול במזון, בישול וניקיון. מבלי להקפיד על כללי בטיחות המזון, ייתכן שתהיה לך מפגש מגעיל למדי עם ליסטריה וסיכוי של אחד לחמישה שלא יצליח בכלל.