البروفيسور ستيفان أرولد والدكتور عمر حميد يعملان للتوصل لمسببات الإسهال.
مجمع الأبحاث والتقنية بـ«كاوست».
عند الشعور بالدفء داخل الأمعاء البشرية، وقت التمثيل الغذائي، تدبّ الحياة في بعض أنواع البكتيريا المُسبّبة للأمراض، فتُطلق السموم ومركّبات أخرى ضارة للجسم، وفقًا لما جاء في دراسة مشتركة بقيادة جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، بشأن الطرق التي يستشعر بها بروتين مهم التغيّرَ في درجة الحرارة، ومن ثم يُفرز السموم المُسبِّبة للإسهال.
يقول الدكتور عمر حميد، الباحث ضمن مجموعة البروفيسور ستيفان أرولد في كاوست: «بعد تحديد كيف تستشعر البكتيريا وجودها داخل الجسم البشري، يمكننا حينئذ أن نحاول التفكير في كيفية إحداث خلل في هذه الآلية عن طريق جزيئات صغيرة، تمنع البكتيريا من التكيّف ع بيئتها، وهو ما قد يُضعفها ويُسهِّل القضاء عليها». وتستخدم جميع أنواع البكتيريا المتوطِّنة في الأمعاء، والتي تسبب الأمراض المنقولة عن طريق الغذاء، بما في ذلك «السالمونيلا» Salmonella، والسلالات المسببة للأمراض من بكتيريا «الإشريكية القولونية» E. coli وبكتيريا «ضمة الكوليرا» Vibrio cholerae المسببة للكوليرا، بروتينًا يسمى اختصارًا H-NS، تستخدمه البكتيريا من أجل تكثيف الحمض النووي الخاص بها وتقييد التعبير الجيني إلي حد كبير، إذ يُشكِّل هذا البروتين مُركَّبات متعددة الوحدات تساعد الميكروبات علي البقاء في حالة من السُبات النسبي عندما تكون حرة طليقة في البيئة. ولكن، كما يوضّح البروفيسور ستيفان أرولد، أستاذ العلوم البيولوجية بكاوست وقائد المجموعة البحثية، لا بدَّ أن تتكسَّر هذه المُركَّبات لكي يُرخي البروتين قبضته، ويسمح للبكتيريا بالنمو والازدهار داخل مُضيف من ذوي الدم الحار.
ودرس أرولد هذا البروتين لأكثر من ١٥ عامًا، قبل أن يلتحق بكاوست، وكان في السابق قد حدَّد الشكل الثلاثي الأبعاد لجزء من البروتين. ورغم إيضاحه أن مُركَّبات ذلك البروتين تنهار في درجة حرارة جسم الإنسان، فلم يكن واضحًا كيف يحدث ذلك. والآن، من خلال العمل المعملي بالجامعة، نجح أرولد وحميد، بالتعاون مع الدكتور ماريوس جاريمكو، أستاذ العلوم البيولوجية المساعد بكاوست في الجمع بين التجارب المختلفة. ما مكَّنهم من التحديد الدقيق للجزء الخاص من البروتين، والذي يُغيِّر تكوينه كرد فعل على أي ارتفاع في درجة الحرارة، مما يدفع مُركَّبات البروتين إلى التفكك والانهيار. ساعدت عمليات المحاكاة الحاسوبية، التي أُجريت بالتعاون مع الدكتور شين جاو، أستاذ علوم الحاسب الآلي المشارك بكاوست، والدكتورة جيانينج لي، الباحثة بجامعة فيرمونت في الولايات المتحدة، الفريق البحثي على التوسع في تلك الأفكار. وفي نهاية المطاف، أثبت أعضاء الفريق أن التفكك الجزئي لمُركَّبات البروتين H-NS يدفعه إلى تبنّي شكل من أشكال التثبيط الذاتي؛ يحول بدوره دون قدرة البروتين علي الاتحاد بالحمض النووي والتعرف عليه.
ويأمل البروفيسور أرولد وفريقه في أن يستطيعوا تطوير أدوية يمكنها تثبيت الارتباط بين البروتينات في درجة حرارة الجسم، ومن ثمَّ منع مُركَّبات البروتين H-NS من التفكّك. يقول أرولد: «إذا استطعنا العثور على مُركَّبات تعزِّز بنية البروتين وتمنعه من التفكك حال ارتفاع درجة الحرارة، فستفقد البكتيريا عندها، القدرة على إفراز السموم، حيث ستبقى ضعيفة بشكل عام داخل الجسم».
يقول الدكتور عمر حميد، الباحث ضمن مجموعة البروفيسور ستيفان أرولد في كاوست: «بعد تحديد كيف تستشعر البكتيريا وجودها داخل الجسم البشري، يمكننا حينئذ أن نحاول التفكير في كيفية إحداث خلل في هذه الآلية عن طريق جزيئات صغيرة، تمنع البكتيريا من التكيّف ع بيئتها، وهو ما قد يُضعفها ويُسهِّل القضاء عليها». وتستخدم جميع أنواع البكتيريا المتوطِّنة في الأمعاء، والتي تسبب الأمراض المنقولة عن طريق الغذاء، بما في ذلك «السالمونيلا» Salmonella، والسلالات المسببة للأمراض من بكتيريا «الإشريكية القولونية» E. coli وبكتيريا «ضمة الكوليرا» Vibrio cholerae المسببة للكوليرا، بروتينًا يسمى اختصارًا H-NS، تستخدمه البكتيريا من أجل تكثيف الحمض النووي الخاص بها وتقييد التعبير الجيني إلي حد كبير، إذ يُشكِّل هذا البروتين مُركَّبات متعددة الوحدات تساعد الميكروبات علي البقاء في حالة من السُبات النسبي عندما تكون حرة طليقة في البيئة. ولكن، كما يوضّح البروفيسور ستيفان أرولد، أستاذ العلوم البيولوجية بكاوست وقائد المجموعة البحثية، لا بدَّ أن تتكسَّر هذه المُركَّبات لكي يُرخي البروتين قبضته، ويسمح للبكتيريا بالنمو والازدهار داخل مُضيف من ذوي الدم الحار.
ودرس أرولد هذا البروتين لأكثر من ١٥ عامًا، قبل أن يلتحق بكاوست، وكان في السابق قد حدَّد الشكل الثلاثي الأبعاد لجزء من البروتين. ورغم إيضاحه أن مُركَّبات ذلك البروتين تنهار في درجة حرارة جسم الإنسان، فلم يكن واضحًا كيف يحدث ذلك. والآن، من خلال العمل المعملي بالجامعة، نجح أرولد وحميد، بالتعاون مع الدكتور ماريوس جاريمكو، أستاذ العلوم البيولوجية المساعد بكاوست في الجمع بين التجارب المختلفة. ما مكَّنهم من التحديد الدقيق للجزء الخاص من البروتين، والذي يُغيِّر تكوينه كرد فعل على أي ارتفاع في درجة الحرارة، مما يدفع مُركَّبات البروتين إلى التفكك والانهيار. ساعدت عمليات المحاكاة الحاسوبية، التي أُجريت بالتعاون مع الدكتور شين جاو، أستاذ علوم الحاسب الآلي المشارك بكاوست، والدكتورة جيانينج لي، الباحثة بجامعة فيرمونت في الولايات المتحدة، الفريق البحثي على التوسع في تلك الأفكار. وفي نهاية المطاف، أثبت أعضاء الفريق أن التفكك الجزئي لمُركَّبات البروتين H-NS يدفعه إلى تبنّي شكل من أشكال التثبيط الذاتي؛ يحول بدوره دون قدرة البروتين علي الاتحاد بالحمض النووي والتعرف عليه.
ويأمل البروفيسور أرولد وفريقه في أن يستطيعوا تطوير أدوية يمكنها تثبيت الارتباط بين البروتينات في درجة حرارة الجسم، ومن ثمَّ منع مُركَّبات البروتين H-NS من التفكّك. يقول أرولد: «إذا استطعنا العثور على مُركَّبات تعزِّز بنية البروتين وتمنعه من التفكك حال ارتفاع درجة الحرارة، فستفقد البكتيريا عندها، القدرة على إفراز السموم، حيث ستبقى ضعيفة بشكل عام داخل الجسم».