פוטוסינתזה מידבקת

מחקר שנערך בטכניון מסביר כיצד עובדת "פוטוסינתזה ויראלית", המאפשרת לנגיפים להשפיע על פוטוסינתזה בחיידקים ימיים ולנצלה לטובתם

ד"ר סבטלנה פרידמן מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

ד"ר סבטלנה פרידמן מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

מאמר שהתפרסם בכתב העת Nature Microbiology שופך אור על תפקודם של וירוסים התוקפים חיידקים ימיים ורותמים את תהליך הפוטוסינתזה לטובתם.

חיידקים כחוליים ימיים אחראים לחלק ניכר מהפוטוסינתזה על פני כדור הארץ. בתהליך הפוטוסינתזה, המוכר לנו מעולם הצומח, אנרגית השמש נקלטת ומנוצלת להמרה של מים ופחמן דו חמצני לחומר אורגני ולחמצן. פירוש הדבר שהחיידקים הכחוליים (ציאנובקטריה) מהווים מרכיב חשוב במארג המזון בים ובשחרור חמצן לאטמוספרה.

כבר בשנת 2009 דיווחה קבוצת חוקרים בראשות פרופ' עודד בז'ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון על קיומם של גנים פוטוסינתטיים ממערכת האור # 1 בווירוסים התוקפים ציאנובקטריה. התגלית התבססה על אלגוריתמים לניתוח גנומי של אוכלוסיות גדולות של מיקרואורגניזמים ללא הצורך לגדלם במעבדה (מטאגנומיקה). בעקבות הפרסום צצו השערות רבות בנוגע לתפקידם של גנים פוטוסינתטיים אלה בתהליך ההדבקה ולתועלת שהווירוס מפיק מהם. כדי לבחון השערות אלה נדרש תהליך הכולל את בידודו של הווירוס ואת חקירתו במעבדה, וכך נעשה במחקר הנוכחי.

ד"ר סבטלנה פרידמן מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, בהנחיית פרופ' עודד בז'ה ופרופ' דבי לינדל, התמקדה בבידודו של וירוס המכיל את מערך הגנים הפוטוסינתטיים האמורים מתוך דגימת מי ים שמקורה במרכז האוקיינוס השקט. היא גילתה כי החלבונים הפוטוסינתטיים המקודדים על ידי הווירוס נכנסים לקרומי התא (ממברנות) של החיידקים המותקפים ומשתתפים בתהליך הפוטוסינתטי. בתום תהליך ההדבקה מתפוצץ החיידק הנגוע ומת.

אם כן, מדוע נושא הווירוס גנים חיוניים לחיידק אם החיידק ממילא עומד למות?

החוקרים מעריכים כי התשובה היא "שעבוד עד מוות". לאחר ההדבקה מושתקים חלק ניכר מן התפקודים הביולוגיים של החיידק והוא הופך ל"מפעל לייצור וירוסים". החלבונים הפוטוסינתטיים הוויראליים מבוטאים בחיידק במהלך ההדבקה, משתתפים בתהליך הפוטוסינתטי ואף משנים אותו. למעשה, הווירוס משעבד את החיידק ומנצל אותו ליצירת העתקים נוספים של הווירוס בתא החיידקי.

המחקר נערך בידי צוות בינלאומי מישראל, ארה״ב, ספרד וצרפת ומומן על ידי המועצה האירופית למחקר, הקרן הישראלית למדע, המרכז הבין תחומי למדעי החיים וההנדסה ע"ש לורי לוקיי בטכניון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה (RBNI) בטכניון.

 

לדברי פרופ' בז'ה, "המחקר מותיר שאלות פתוחות רבות, למשל מה תרומתו של מנגנון זה למחזור הפחמן בטבע? כמה מהפוטוסינתזה החיידקית בסביבה הימית מבוצעת על ידי החלבונים הוויראליים?"

למאמר המלא ב- Nature Microbiology לחצו כאן

לסרטון המסביר את המחקר:

 

איסוף דגימות מי ים

איסוף דגימות מי ים

פרופ' דבי לינדל מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

פרופ' דבי לינדל מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

פרופ' עודד בז'ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

פרופ' עודד בז'ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון

Scientific - עיבוד של פרופ' בז'ה לתמונת הווירוס במיקרוסקופ אלקטרונים

עיבוד של פרופ' בז'ה לתמונת הווירוס במיקרוסקופ אלקטרונים