Nature Microbiology'de yayınlanan bir çalışmada Bilim araştırmacıları, derin denizdeki mikropları enfekte eden virüslerin, önceden düşünülenden çok daha çeşitli konakçılarla etkileşime girdiğine dair kanıtlar buldu. Bulgular virüslerin daha iyi anlaşılmasına ve yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Keşif, 2021 yılında Meksika'nın Guaymas Havzası'nda baş yazar Ph.D. Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü'nden aday Yunha Hwang ve kıdemli yazar Profesör Peter Girguis, derin denizdeki hidrotermal havalandırma mikrobiyal matlarından bakteri ve arkea örnekleri toplamışlardı.
Her ikisi de mikrobiyal olmasına rağmen bakteriler ve arkeler birbirlerinden, bakterilerin insanlardan olduğu kadar farklıdır. Yani 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 oluşturuyor. Araştırmacılara, bağışıklık bu karşılaşmalar yoluyla aktarılmış olabilir mi?
Hwang, “Sonuçları gördüğümüzde şaşkına döndük” dedi, “çünkü simbiyotik olsun ya da olmasın, enfeksiyon mekanizmasının çok karmaşık ve konakçıya özgü olduğu düşünülüyor. Eğer arkeler ve bakteriler bu kadar farklıysa, bir virüs nasıl her ikisine de bulaşabilir?”
Bu soru, araştırmacıları virüslerin enfeksiyonun ötesinde mikroplarla etkileşime girebileceği tüm yollar hakkında düşünmeye yöneltti.
Hwang, “Aynı virüsün hem bakterileri hem de arkeleri enfekte etmesi pek olası değil” dedi. “Bunun yerine, bir partnerin bir virüsle bulaşıcı olmayan bir karşılaşma sonrasında bağışıklık kazanıp koruduğunu ve/veya bağışıklığın simbiyotik partnerler arasında yatay olarak aktarıldığını öneriyoruz.”
Araştırmacılar, mikrobun immünolojik hafızasını kodlayan CRISPR aralayıcıları kullanarak örneklerden DNA dizilimi yaptı ve sonuçları Hi-C (Yüksek Verimli Kromozom Uyumluluk Yakalama) dizilimi adı verilen daha yeni bir teknikle doğruladı. Hwang, “CRISPR spacer analizi ve Hi-C verileri, virüslerin çok uzak ilişkili mikrop kümeleriyle, özellikle de birbirleriyle simbiyoz halinde olanlarla genomik olarak etkileşime girdiğine dair çarpıcı bir model gösterdi” dedi. “[This] Bu, simbiyotik ortakların işbirliği yapmasının bağışıklıklarında da mevcut olan bir avantaj olduğu anlamına gelir. Bunu bakteri popülasyonlarında gördük, ancak uzaktan akraba olan türlerde görmedik.
“Bu oldukça dokunaklı bir bulgu, çünkü doğal çevrenin ne kadar birbirine bağlı olduğunu ortaya koyuyor.”
Bulgular, Hwang ve Girguis'i, enfeksiyonun ötesine geçen ekolojik ve evrimsel çıkarımlarla farklı konak-virüs etkileşim modelleri önermeye yöneltti. Virüsün birincil konakçısı olmayan mikroplarla viral etkileşimler, özellikle mikropların simbiyotik bir ilişki içinde bulunduğu durumlarda doğada yaygın olabilir.
Girguis, “Yunha, mikrobiyal yoğunluğun çılgınca yüksek olduğu habitatlarda virüslerin rolünü daha iyi anlamak için havalandırma mikrobiyal matlarından yararlanan bir deney tasarlayarak çok akıllı” dedi. “Ayrıca hem arkelerin hem de bakterilerin genomlarındaki kalıpları arama konusunda da çok düşünceli. CRISPR spacer ve Hi-C verileri bize bakterilerin bir şekilde tamamen vahşi olan arkelerle aynı virüsle etkileşime girdiğini gösterdi.”
Doğal ortamlardaki konakçı virüs etkileşimlerinin çok değerli 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 sunmaktadır.
Hwang, “Doğal ortamlardaki bu konakçı-virüs etkileşimleri, bağışıklığın büyük filogenetik mesafeleri aşabildiğini ve bunun da popülasyonlar arasında daha fazla viral direnç oluşturabilen popülasyonlar arası sonuçlandığını gösteriyor” dedi.
Keşif, 2021 yılında Meksika'nın Guaymas Havzası'nda baş yazar Ph.D. Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü'nden aday Yunha Hwang ve kıdemli yazar Profesör Peter Girguis, derin denizdeki hidrotermal havalandırma mikrobiyal matlarından bakteri ve arkea örnekleri toplamışlardı.
Her ikisi de mikrobiyal olmasına rağmen bakteriler ve arkeler birbirlerinden, bakterilerin insanlardan olduğu kadar farklıdır. Yani 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 oluşturuyor. Araştırmacılara, bağışıklık bu karşılaşmalar yoluyla aktarılmış olabilir mi?
Hwang, “Sonuçları gördüğümüzde şaşkına döndük” dedi, “çünkü simbiyotik olsun ya da olmasın, enfeksiyon mekanizmasının çok karmaşık ve konakçıya özgü olduğu düşünülüyor. Eğer arkeler ve bakteriler bu kadar farklıysa, bir virüs nasıl her ikisine de bulaşabilir?”
Bu soru, araştırmacıları virüslerin enfeksiyonun ötesinde mikroplarla etkileşime girebileceği tüm yollar hakkında düşünmeye yöneltti.
Hwang, “Aynı virüsün hem bakterileri hem de arkeleri enfekte etmesi pek olası değil” dedi. “Bunun yerine, bir partnerin bir virüsle bulaşıcı olmayan bir karşılaşma sonrasında bağışıklık kazanıp koruduğunu ve/veya bağışıklığın simbiyotik partnerler arasında yatay olarak aktarıldığını öneriyoruz.”
Araştırmacılar, mikrobun immünolojik hafızasını kodlayan CRISPR aralayıcıları kullanarak örneklerden DNA dizilimi yaptı ve sonuçları Hi-C (Yüksek Verimli Kromozom Uyumluluk Yakalama) dizilimi adı verilen daha yeni bir teknikle doğruladı. Hwang, “CRISPR spacer analizi ve Hi-C verileri, virüslerin çok uzak ilişkili mikrop kümeleriyle, özellikle de birbirleriyle simbiyoz halinde olanlarla genomik olarak etkileşime girdiğine dair çarpıcı bir model gösterdi” dedi. “[This] Bu, simbiyotik ortakların işbirliği yapmasının bağışıklıklarında da mevcut olan bir avantaj olduğu anlamına gelir. Bunu bakteri popülasyonlarında gördük, ancak uzaktan akraba olan türlerde görmedik.
“Bu oldukça dokunaklı bir bulgu, çünkü doğal çevrenin ne kadar birbirine bağlı olduğunu ortaya koyuyor.”
Bulgular, Hwang ve Girguis'i, enfeksiyonun ötesine geçen ekolojik ve evrimsel çıkarımlarla farklı konak-virüs etkileşim modelleri önermeye yöneltti. Virüsün birincil konakçısı olmayan mikroplarla viral etkileşimler, özellikle mikropların simbiyotik bir ilişki içinde bulunduğu durumlarda doğada yaygın olabilir.
Girguis, “Yunha, mikrobiyal yoğunluğun çılgınca yüksek olduğu habitatlarda virüslerin rolünü daha iyi anlamak için havalandırma mikrobiyal matlarından yararlanan bir deney tasarlayarak çok akıllı” dedi. “Ayrıca hem arkelerin hem de bakterilerin genomlarındaki kalıpları arama konusunda da çok düşünceli. CRISPR spacer ve Hi-C verileri bize bakterilerin bir şekilde tamamen vahşi olan arkelerle aynı virüsle etkileşime girdiğini gösterdi.”
Doğal ortamlardaki konakçı virüs etkileşimlerinin çok değerli 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 sunmaktadır.
Hwang, “Doğal ortamlardaki bu konakçı-virüs etkileşimleri, bağışıklığın büyük filogenetik mesafeleri aşabildiğini ve bunun da popülasyonlar arasında daha fazla viral direnç oluşturabilen popülasyonlar arası sonuçlandığını gösteriyor” dedi.