Nature Microbiology’de yayınlanan bir çalışmada Bilim araştırmacıları, derin denizdeki mikropları enfekte eden virüslerin, önceden düşünülenden çok daha çeşitli konakçılarla etkileşime girdiğine dair kanıtlar buldular. Bulgular, virüslerin daha iyi anlaşılmasına ve yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Keşif, baş yazar Ph.D. Her ikisi de Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü’nden aday Yunha Hwang ve kıdemli yazar Profesör Peter Girguis, derin deniz hidrotermal havalandırma mikrobiyal matlarından bakteri ve arkea örnekleri toplamıştı.
Her ikisi de mikrobiyal olmakla birlikte, bakteri ve arkea, bakterilerin insanlardan farklı olduğu kadar birbirinden farklıdır. Hwang ve Girguis, aynı virüslere karşı bağışıklık taşıdıklarını görünce şaşırdılar. Örneklerin alındığı hidrotermal menfezlerde, iki mikroorganizma hayatta kalmak için gerekli olan simbiyotik bir ilişki olan metandan enerji elde edebilen kümeler oluşturur. Araştırmacılara, bu karşılaşmalar yoluyla bağışıklık aktarılmış olabilir mi?
“Sonuçları gördüğümüzde şaşırdık,” dedi Hwang, “çünkü simbiyotik olsunlar ya da olmasınlar, enfeksiyon mekanizmasının çok karmaşık ve konakçıya özgü olduğu düşünülüyor. Arkea ve bakteriler bu kadar farklıysa, bir virüs nasıl ikisine de bulaşabilir?”
Bu soru, araştırmacıları virüslerin enfeksiyonun ötesinde mikroplarla etkileşime girebileceği tüm yolları düşünmeye yöneltti.
Hwang, “Aynı virüsün hem bakterilere hem de arkelere bulaşması pek olası değil” dedi. “Bunun yerine, bir partnerin bir virüsle bulaşıcı olmayan bir karşılaşmadan sonra bağışıklık kazandığını ve koruduğunu ve/veya bağışıklığın simbiyotik ortaklar arasında yatay olarak aktarıldığını öneriyoruz.”
Araştırmacılar, mikrobun immünolojik hafızasını kodlayan CRISPR ayırıcıları kullanarak örneklerden DNA dizilediler ve sonuçları Hi-C (Yüksek Verimli Kromozom Konformasyon Yakalama) dizileme adı verilen daha yeni bir teknikle doğruladılar. Hwang, “CRISPR ayırıcı analizi ve Hi-C verileri, virüslerin çok uzak akraba mikrop kümeleriyle, özellikle de birbirleriyle simbiyoz halinde olanlarla genomik olarak etkileşime girdiğine dair çarpıcı bir model gösterdi” dedi. “[This] ortakyaşam ortaklarının bağışıklıklarında da var olan işbirliğinde bir avantaj olduğu anlamına gelir. Bunu bakteri popülasyonlarında gördük, ancak uzaktan akraba türlerde görmedik.
“Doğal çevrenin birbiriyle ne kadar bağlantılı olduğunu ortaya koyması açısından bu oldukça dokunaklı bir bulgu.”
Bulgular, Hwang ve Girguis’i, enfeksiyonun ötesine geçen ekolojik ve evrimsel çıkarımlarla farklı konak-virüs etkileşimi modelleri önermeye yöneltti. Virüsün birincil konakçısı olmayan mikroplarla viral etkileşimler, özellikle mikropların simbiyotik bir ilişki içinde bulunduğu doğada yaygın olabilir.
Girguis, “Yunha, mikrobiyal yoğunlukların çılgınca yüksek olduğu habitatlarda virüslerin rolünü daha iyi anlamak için havalandırmalı mikrobiyal örtülerden yararlanan bir deney tasarlayacak kadar zekice,” dedi. “Ayrıca hem arkelerin hem de bakterilerin genomlarındaki kalıpları ararken çok düşünceli. CRISPR ayırıcısı ve Hi-C verileri bize bakterinin, tamamen vahşi olan arkea ile aynı virüsle bir şekilde etkileşime girdiğini gösterdi.”
Doğal ortamlarda konak-virüs etkileşimlerinin çok değerlikli doğası ve enfeksiyonun ötesindeki çeşitli etkileşim modları, araştırmacılar virüsleri bağırsak gibi doğal ortamlarda virüs tedavisi gibi biyoteknolojik ve tıbbi uygulamalar için kullanmaya çalışırken önemli hususlar sunar.
Hwang, “Doğal ortamlardaki bu konak-virüs etkileşimleri, bağışıklığın büyük filogenetik mesafeleri geçebileceğini gösteriyor, bu da popülasyonlar arasında daha fazla viral direnç oluşturabilen popülasyonlar arası sonuç veriyor” dedi.
Keşif, baş yazar Ph.D. Her ikisi de Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü’nden aday Yunha Hwang ve kıdemli yazar Profesör Peter Girguis, derin deniz hidrotermal havalandırma mikrobiyal matlarından bakteri ve arkea örnekleri toplamıştı.
Her ikisi de mikrobiyal olmakla birlikte, bakteri ve arkea, bakterilerin insanlardan farklı olduğu kadar birbirinden farklıdır. Hwang ve Girguis, aynı virüslere karşı bağışıklık taşıdıklarını görünce şaşırdılar. Örneklerin alındığı hidrotermal menfezlerde, iki mikroorganizma hayatta kalmak için gerekli olan simbiyotik bir ilişki olan metandan enerji elde edebilen kümeler oluşturur. Araştırmacılara, bu karşılaşmalar yoluyla bağışıklık aktarılmış olabilir mi?
“Sonuçları gördüğümüzde şaşırdık,” dedi Hwang, “çünkü simbiyotik olsunlar ya da olmasınlar, enfeksiyon mekanizmasının çok karmaşık ve konakçıya özgü olduğu düşünülüyor. Arkea ve bakteriler bu kadar farklıysa, bir virüs nasıl ikisine de bulaşabilir?”
Bu soru, araştırmacıları virüslerin enfeksiyonun ötesinde mikroplarla etkileşime girebileceği tüm yolları düşünmeye yöneltti.
Hwang, “Aynı virüsün hem bakterilere hem de arkelere bulaşması pek olası değil” dedi. “Bunun yerine, bir partnerin bir virüsle bulaşıcı olmayan bir karşılaşmadan sonra bağışıklık kazandığını ve koruduğunu ve/veya bağışıklığın simbiyotik ortaklar arasında yatay olarak aktarıldığını öneriyoruz.”
Araştırmacılar, mikrobun immünolojik hafızasını kodlayan CRISPR ayırıcıları kullanarak örneklerden DNA dizilediler ve sonuçları Hi-C (Yüksek Verimli Kromozom Konformasyon Yakalama) dizileme adı verilen daha yeni bir teknikle doğruladılar. Hwang, “CRISPR ayırıcı analizi ve Hi-C verileri, virüslerin çok uzak akraba mikrop kümeleriyle, özellikle de birbirleriyle simbiyoz halinde olanlarla genomik olarak etkileşime girdiğine dair çarpıcı bir model gösterdi” dedi. “[This] ortakyaşam ortaklarının bağışıklıklarında da var olan işbirliğinde bir avantaj olduğu anlamına gelir. Bunu bakteri popülasyonlarında gördük, ancak uzaktan akraba türlerde görmedik.
“Doğal çevrenin birbiriyle ne kadar bağlantılı olduğunu ortaya koyması açısından bu oldukça dokunaklı bir bulgu.”
Bulgular, Hwang ve Girguis’i, enfeksiyonun ötesine geçen ekolojik ve evrimsel çıkarımlarla farklı konak-virüs etkileşimi modelleri önermeye yöneltti. Virüsün birincil konakçısı olmayan mikroplarla viral etkileşimler, özellikle mikropların simbiyotik bir ilişki içinde bulunduğu doğada yaygın olabilir.
Girguis, “Yunha, mikrobiyal yoğunlukların çılgınca yüksek olduğu habitatlarda virüslerin rolünü daha iyi anlamak için havalandırmalı mikrobiyal örtülerden yararlanan bir deney tasarlayacak kadar zekice,” dedi. “Ayrıca hem arkelerin hem de bakterilerin genomlarındaki kalıpları ararken çok düşünceli. CRISPR ayırıcısı ve Hi-C verileri bize bakterinin, tamamen vahşi olan arkea ile aynı virüsle bir şekilde etkileşime girdiğini gösterdi.”
Doğal ortamlarda konak-virüs etkileşimlerinin çok değerlikli doğası ve enfeksiyonun ötesindeki çeşitli etkileşim modları, araştırmacılar virüsleri bağırsak gibi doğal ortamlarda virüs tedavisi gibi biyoteknolojik ve tıbbi uygulamalar için kullanmaya çalışırken önemli hususlar sunar.
Hwang, “Doğal ortamlardaki bu konak-virüs etkileşimleri, bağışıklığın büyük filogenetik mesafeleri geçebileceğini gösteriyor, bu da popülasyonlar arasında daha fazla viral direnç oluşturabilen popülasyonlar arası sonuç veriyor” dedi.