کروم سنسینگ چیست؟

 سایت ویستاژن در این مقاله به توضیح کروم سنسینگ پرداخته است.

معرفی کروم سنسینگ 

به طور کلی کروم سنسینگ مکانیسمی است که ارتباط بین سلولی ایجاد می کند و به دلیل ترشح مولکول های ارتباطی به محیط و متصل شدنشان به پروتیین های گیرنده روی رونویسی و ترجمه اثر می گذارد .

در حدود سه و نیم میلیارد سال پیش ابتدایی ترین آثار و نشانه های حیات در کره زمین پدیدار شد که مرتبط به پیدایش باکتری هاست . باکتری ها موجوداتی میکروسکوپی ، تک سلولی و متعلق به گروه پروکاریوت هستند . این موجودات بسیار متنوع اند و از مهم ترین میکرو ارگانیسم ها می باشند .

تا مدت زیادی باکتری ها به عنوان سلول هایی یکه و تنها شناخته می شدند و باور بر این بود که فقط به تکثیر و تغذیه پرداخته، توانایی محدودی برای ارتباط با یکدیگر دارند و بقای آنان وابسته به سازگاری با محیط، بدون برقراری ارتباط است، اما با شناخت کروم سنسینگ دیدگاه ها نسبت به باکتری ها و زندگیشان تغییر کرد . طی این فرآیند ارتباط سلول به سلول در باکتری ها از طریق مولکول هایی به نام سیگنال ، پیام رسانی سلولی و ارتباط آنان با سلول های دیگر از راه تبادل و اشتراک اطلاعات کشف شد .

باکتری ها برای حفظ بقا باید خود را با محیطی که در آن هستند، سازگار کنند و این کار به وسیله بیان ژن های گوناگون انجام می گیرد. به عنوان مثال تنظیم بیان ژن توسط اپران لک در باکتری اشرشیا کلای از ابتدایی ترین تنظیمات شکل گرفته در باکتری محسوب می شود .

ساز و کار مهم باکتری ها برای سازگاری با محیط کروم سنسینگ است و می توان آن را به گونه ای یک مکانیسم دو جزیی به شمار آورد . 

تفاوت این دو سیستم در این است که در کروم سنسینگ تنظیم بیان ژن و ارتباط سلولی به وسیله سیگنال هایی است که باکتری ها ایجاد می کنند اما در مکانیسم دو جزیی ، سیگنال ، شرایط محیطی می باشد .

در زیست شناسی به فرایندی کروم سنسینگ گفته می شود که یک باکتری توانایی درک پیام ها و سیگنال های ارسال شده به وسیله دیگر باکتری ها را داشته باشد . تراکم سلولی باکتری ها در محیط با غلظت سیگنال بیان می شود و حد آستانه بیانگر تکثیر ، رشد و افزایش تعداد سلول هاست ، زمانی که  تراکم و غلظت سلولی باکتری ها در محیط به حد آستانه ( کوئوروم )‌ برسد ، باکتری ها تراکم توده سلولی را درک کرده و در ایجاد پاسخ بعضی ژن ها را خاموش یا روشن می کنند . از این امر می توان نتیجه گرفت که کروم سنسینگ فرایندی تنظیمی می باشد که توسط باکتری ها برای درک و پاسخ به عوامل غیر ثابت با غلظت سلولی و به یاری بیان ژن های خاص صورت می گیرد .

مطالعات و تحقیقات در چند دهه اخیر باعث شده امروزه اهمیت برقراری ارتباط در ارگانیسم های تک سلولی همانند اهمیت انتشار در مواد خوراکی و غذایی ، ساکن شدن در محیط های جدید و مقابله با دفاع میزبان ، پوشیده نماند .

از این رو اندیشه و تفکری به منظور به کارگیری کروم سنسینگ با هدف پیدا کردن راه حلی برای بحران بروز مقاومت به آنتی بیوتیک ها و طراحی دارو ها جهت هدف گیری فاکتور های ویرولانس ، گسترش یافت . به این ترتیب می توان از  کروم سنسینگ به عنوان با اهمیت ترین موضوع زیست شناسی مولکولی در دهه گذشته نام برد .

سرگذشت کروم سنسینگ 

ابتدا دانشمندی به نیلسون که بر روی دو نوع باکتری دریایی تولید کننده نور ( لومینسانت ) ، با نام های ویبریو هارویی و ویبریو فیشری کار میکرد ، به وجود کروم سنسینگ و ارتباط و همزیستی ویبریو فیشری با نوعی ماهی پی برد .  بررسی ها نشان داد که باکتری ها در اندام درخشان ماهی یعنی قسمتی که تراکم و غلظت سلولی بالاست ساکن شده و رشد کرده سپس سیگنال هایی که به وسیله باکتری ها ایجاد شده به میزان کافی جمع گشته و از طریق تنظیم بیان ژن های لوسیفراز موجب فعال شدن لومینسانس میگردند . شرط لازم برای تولید نور ، تراکم سلولی بالاست و با وجود پایین بودن غلظت سیگنال ها ، بیو لومینسانسی پدیدار نمی شود .

در سال 1994 دانشمندی به نام گرینبرگ ، کروم سنسینگ را اینگونه تعریف کرد : بیان ژن ها به طور هماهنگ و وابسته به تراکم سلولی در کلونی و گروه هایی که سیگنال ها را احساس کرده و به صورت هماهنگ و همزمان به آن ها پاسخ می دهند .

از سال 1996 مطالعات و پژوهش درباره کروم سنسینگ گسترده شد  تا جایی که گروه های زیادی از علوم مختلفی همچون کامپیوتر ، زیست شناسی تکامل ، مهندسی و ریاضی گرد هم آمده تا به این علم سامان بخشند .

 

اتفاقاتی که طی کروم سنسینگ باکتری ها رخ می دهند 

·         ایجاد سیگنال و پیام به وسیله باکتری ها

·         سیگنال ها از راه انتشار یا انتقال فعال به محیط پیرامون باکتری ها ترشح شده و این سیگنال ها جمع گشته تا وقتی که به حد آستانه برسند

·         در این مرحله غلظت سیگنال ها به حد آستانه رسیده و از طریق رسپتور های اختصاصی که در غشای سلولی یا سیتوپلاسم وجود دارند ، شناسایی می شوند

این امر علاوه بر اینکه باعث تولید دوباره سیگنال ها می گردد ، منجر به بیان ژن هایی برای کار گروهی می شوند .

·         ایجاد تغییر در تنظیم بیان ژن ها در مواقع خاص که باکتری با آن مواجه می شود . بخش قابل توجهی از ژنوم باکتریایی و پروتئوم از مکانیسم کروم سنسینگ تاثیر می پذیرد و این به این معنی است که باکتری های پاتوژن از این طریق می توانند کنترل تولید عوامل ویرولانسشان را به دست گیرند ، همچنین توانایی سازگار کردن خود با نیاز های متابولیکی محیطی که در آن قرار دارند را پیدا می کنند  .

مکانسیم های فیزیولوژیکی که از کروم سنسینگ تاثیر می پذیرند عبارت اند از : تولید آنتی بیوتیک ، تولید متابولیت های ثانویه ، سوارمینگ ، بیولومینسانس ، ایجاد بیو فیلم ،  اسپورولاسیون ، محافظت از سیستم دفاعی میزبان ، تولید عوامل ویرولانس ، صلاحیت دار شدن و …

سیستم و مکانسیم های کروم سنسینگ 

·         مدل  LuxI/R بیشتر به وسیله باکتری های گرم منفی استفاده شده و جنس مولکول سیگنال در آن از اسیل هوموسرین لاکتون ( AHL ) می باشد . این تیپ نخستین بار در ویبریو فیشری مشاهده شده و بعد از آن همین مدل با اسامی متفاوتی که وابسته به نوع باکتری است ، در دیگر باکتری های گرم منفی استفاده شد .

این مکانیسم برای ارتباطات درون گونه ای به کار می رود .

·         سیگنالیگ یا پیام رسانی پپتیدی که اکثرا به وسیله باکتری های گرم مثبت استفاده می گردد . از آنجایی که فرایند تنظیم بیان ژن در باکتری های گرم مثبت مشابه نحوه تنظیم بیان در سیستم دو جزیی است ، از این رو به فرایند کروم سنسینگ در این باکتری ها کروم سنسینگ دو جزیی گویند .

·         پیام رسانی AI-2/LuxS جهت ارتباط بین گونه ای می باشد .

·         پیام رسانی اپی نفرین نور اپی نفرین با یاری سیگنال AI-3 جهت ارتباط میان گونه ها و قلمرو ها استفاده می شود .

سیگنال های مورد استفاده در کروم سنسینگ 

فرومون یا خود القاگر ، سیگنال های شبه هورمون اند که در این فرایند به کار گرفته می شوند . به تعبیری کلمات شیمیایی در گفتگوی باکتری ها هستند . خود القاگر ها یا فرومون ها حین رشد باکتری تولید شده و رسیدنشان به  حد آستانه سبب فعال شدن مکانیسم کروم سنسینگ می گردد .

تعدادی از فرومون ها عبارت اند از : اسیل هوموسرین لاکتون ها (  AHL) ،  فورانوزیل بورات دی استر ( DPD ) ، الیگو پپتید های پردازش شده که اکثر باکتری های گرم مثبت برای ارتباط از آن استفاده می کنند و …

به طور کلی وجود چهار شرط برای بکارگیری یک مولکول به عنوان سیگنال در این فرایند ضروری است :

·         مولکول خود القاگر باشد و بتواند خود را تنظیم کند .

·         در یک مرحله خاص و حین رشد که وابسته به گونه باکتری و تراکم و غلظت سلولی است ، ایجاد شده باشد .

·         در صورتی که به یک موتانت که در ایجاد سیگنال دچار جهش شده اضافه شود و محرک ایجاد سیگنال در آن گردد .

·         توانایی ایجاد پاسخ فیزیولوژیکی مرتبط با متابولیزه یا دتوکسیفیه کردن مولکول را داشته باشد .

در این مورد می توان این گونه بیان کرد که سیگنال های کروم سنسینگ کارایی های دیگری هم دارند مانند : باکتریوسین ها که پپتیدهای ضد میکروبی کوچکی می باشند که به وسیله باکتری های گرم مثبتی مثل لاکتوکوکوس لاکتیس ایجاد گشته اند . دانشمندان به تازگی دریافته اند که  در نمونه های زیادی باکتریوسین ها به عنوان مولکول های سیگنال عمل کرده و اثر تنظیمی بر سنتز خود دارند مانند مولکول های القاگر ، از این رو یافتند که تعداد زیادی از آنتی بیوتیک های شناخته شده هم به عنوان سیگنال کار کرده و در غلظت های کمتر از غلظت مهاریشان تاثیر به سزایی بر تنظیم بیان ژن های باکتری ها دارند . به عنوان مثال، کارباپنم ها که دسته ای از آنتی بیوتیک های بتالاکتامی می باشند.

کروم کوئنچینگ یا آنتی کروم سنسینگ تراپی ( مهار کروم سنسینگ ) 

باکتری هایی که با هم در یک محیط قرار دارند بر سر منابع محدود رقابت کرده و آن هایی که بتوانند کروم سنسینگ باکتری های وابسته به این مکانیسم را تخریب و نابود کنند ، نسبت به دیگر باکتری ها مزیت یافته همچنین میزبان یوکاریوتی از طریق دخالت در ارتباط سلول به سلول آنان  از تجمع باکتری های پاتوژن که برای ایجاد عوامل ویرولانس به کروم سنسینگ  متکی هستند ، جلوگیری می کند . به اینگونه فرایند های مداخله کننده در ارتباط بین سلولی باکتری ها ، مهار کروم سنسینگ گویند .

امروزه یکی از مهم ترین مسائل پزشکی یافتن دارو های جدید و روش های درمانی نوین است چرا که با افزایش مقاومت به درمان سنتی با آنتی بیوتیک ها مواجه هستیم بنابراین می توان از این مکانیسم آنتی کروم  سنسینگ تراپی با هدف تولید مواد سنتتیک و درمان استفاده کرد .

 

گردآورنده : سرکار خانم راضیه محمدی 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سیزده − شش =