נגיפים מקיימים ביניהם תקשורת – וכך מחליטים אם להתרבות או לעבור למצב רדום

חוקרים ממכון ויצמן גילו כי נגיפים מקיימים ביניהם תקשורת המבוססת על מסרונים שמוטמנים במולקולות קטנות (פפטידים). באמצעות מדידת ריכוז הפפטיד בשעת ההדבקה, הנגיף ‘סופר’ כמה נגיפים קודמים הצליחו להדביק תאים “מארחים”, ובהתאם לכך מחליט איזו אסטרטגיה לנקוט. 

נגיפים אמנם פולשים בחשאי לגוף שבו הם מתאכסנים, אך מתברר כי דווקא בולטת אצלם תכונה הפוכה – “פטפטנות”. כך עולה ממחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע. זו הפעם הראשונה שמתגלה כי נגיפים מקיימים ביניהם תקשורת, וכי זו מבוססת על מסרונים קצרים. מסרונים אלה מסייעים לנגיפים אחרים מאותו הסוג להחליט כיצד להתקדם בתהליך ההדבקה: האם להתרבות במהירות, ואגב כך לחסל את התא המאכסן, או – לחלופין – לעבור למצב רדום. המחקר פורסם באחרונה בכתב העת המדעי Naturee.

“הדילמה, אם להמשיך ולהתרבות או לעבור למצב רדום, מאפיינת וירוסים כמו איידס והרפס, וגם וירוסים שתוקפים חיידקים (פאג’ים)”, מסביר פרופ’ רותם שורק מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, אשר עומד בראש קבוצת המחקר. “אלא שעד היום לא היה ברור מדוע הנגיפים מעדיפים, במקרים מסוימים, להיכנס למצב רדום במקום לפעול באופן מיידי”.

למדענים התברר, כי הנגיפים אינם “נרדמים” ו”מתעוררים” באקראי, אלא מקיימים ביניהם תקשורת המשמשת אותם לתכנון המתקפה. “אמצעי התקשורת” הוא מולקולות קטנות, אותן הנגיפים מפרישים לסביבה, ובהן מוטמנים המסרונים. מנגנון התקשורת הבין-נגיפי, מספרים המדענים, התגלה כמעט בטעות. “הנחנו שחיידקים שנדבקו על-ידי פאג’ים מקיימים ביניהם תקשורת, וחיפשנו עדויות לכך”, מסביר פרופ’ שורק, “אך הבנו שהמולקולות הקטנות שגילינו הופרשו על-ידי הפאג’ים, ולא על-ידי החיידקים”.

כדי למצוא עדות נוספת לתקשורת זו, הצוות גידל חיידקים בתרבית והדביק אותם בפאג’ים. לאחר שסיננו את המצע בו גדלה התרבית, נותרו בו רק המולקולות הקטנות. “ואז גידלנו חיידקים נוספים במצע המסונן והדבקנו אותם בפאג’ים”, מספר פרופ’ שורק. “ולהפתעתנו גילינו שהפאג’ים החדשים הפכו לרדומים ולא הרגו את החיידקים. הבנו שהדבר נובע מהמסרים שקיבלו מהמולקולות שנשארו במצע המסונן”.

כדי לעמוד על טיבן של המולקולות בודדו אותן מובילי המחקר – תלמידת המחקר זוהר ארז, מדען הסגל ד”ר גיל אמתי, וד”ר אידה שטיינברגר-לוי מהמכון למחקר ביולוגי בישראל – וגילו כי מדובר במקטע קצרצר של חלבון, המכונה פפטיד. בהמשך זיהו המדענים את הגן המקודד לפפטיד, ופיענחו את מנגנון הפעולה שלו. “מצאנו שבנוכחות ריכוזים גבוהים של הפפטיד, הפאג’ים בוחרים באסטרטגיה של הירדמות”, מספר פרופ’ שורק. “לכן קראנו לפפטיד, שלמעשה הוא מולקולה קטנה, ‘ארביטריום’, שמשמעותו היא ‘החלטה’ בלטינית”.

החוקרים גילו, שבכל פעם שפאג’ מדביק את המאכסן שלו, הוא מייצר מעט פפטיד ומפריש אותו אל מחוץ לתא. “וכך, באמצעות מדידת ריכוז הפפטיד בשעת ההדבקה, הנגיף ‘סופר’ כמה נגיפים קודמים הצליחו להדביק תאים ‘מארחים’, ובהתאם לכך מחליט איזו אסטרטגיה לנקוט”, מסביר פרופ’ שורק. “יש היגיון בכך שבתחילתה של הדבקה, הנגיפים ירצו להתרבות מהר. אך אם הנגיפים יתרבו עוד ועוד לאורך זמן, הרי שלא יישארו תאים ‘מארחים’ לדורות הבאים של הנגיף. לכן, בשלב מסוים עדיף לנגיפים לעבור למצב רדום, ולהפסיק להרוג את התאים. הפפטיד הוא שמאפשר לנגיפים לתקשר עם הדורות הבאים שלהם ולהעביר את המסר”.

הצוות חשף גם את מנגנון הפעולה אשר מאפשר את הפעלתו וביטולו של “המצב הרדום”. הם גילו שהפפטיד משתק חלבון מסוים של הנגיף, שתפקידו לחסום את המצב הרדום, וכך החסימה מוסרת והמצב הרדום מופעל.

לאחר שזיהו את המנגנון בסוג אחד של פאג’ – הצליחו המדענים לזהות מולקולות דומות בעשרות פאג’ים נוספים מאותה משפחה. הם מצאו שכל פאג’ כזה מייצר פפטיד מעט שונה. “הצלחנו לאתר צופן תקשורתי ספציפי לכל פאג'”, אומר פרופ’ שורק. “זה כאילו שכל פאג’ משדר על ‘תדר’ תקשורת מסוים, שיכול להיקלט רק על-ידי פאג’ים מאותו המין”.

לאסטרטגיית התקשורת הבין-נגיפית שזיהתה הקבוצה, מדגיש פרופ’ שורק, עשויות להיות השלכות רחבות: “גילינו תבנית חדשה בתורת הנגיפים. ייתכן שנגיפים שאינם פאג’ים, המדביקים את גופנו, נוקטים אסטרטגיה דומה לזו המשמשת את הפאג’ים לצורך העברת מסרים. אם זה אכן כך, ייתכן שנוכל ללמוד לפענח את המסרים האלה, ולהשתמש בהם כדי לחסום את ההתרבות המהירה של הנגיפים בתאי גופנו”.