System samozniszczenia bakterii gruźlicy może prowadzić do `` doskonałego leku ''
Nowe badania dotyczą struktury naturalnego mechanizmu autodestrukcyjnego zawartego w bakterii wywołującej gruźlicę u ludzi. Wykorzystanie tego mechanizmu przy użyciu nowych odkryć może wkrótce doprowadzić do lepszych metod leczenia.
W Stanach Zjednoczonych w 2017 roku wystąpiło ponad 9000 przypadków gruźlicy (TB).
Chociaż Stany Zjednoczone mają jeden z najniższych wskaźników gruźlicy na świecie, choroba pozostaje jedną z 10 głównych przyczyn zgonów na całym świecie.
W rzeczywistości Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że w 2017 r. Gruźlicę chorowało około 10 milionów ludzi, w wyniku czego zmarło 1,6 miliona osób.
Aby opracować skuteczniejsze leki przeciw gruźlicy, międzynarodowy zespół naukowców postanowił zbadać układ toksyna-antytoksyna, który naturalnie zawiera bakteria TB.
Naukowcy - pod kierunkiem Annabel Parret z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Hamburgu w Niemczech - wyjaśniają swoje wysiłki i szczegółowo opisują swoje odkrycia w czasopiśmie Komórka molekularna.
Badanie układu „toksyna-antytoksyna”
Jak wyjaśniła Parret i jej zespół w swojej pracy, komórki bakteryjne często mają układ toksyna-antytoksyna, który odgrywa ważną rolę w reagowaniu bakterii i dostosowywaniu się do warunków stresowych. Takie stany obejmują głód lub leczenie antybiotykami.
System zawiera toksyczne białko i „antidotum lub antytoksynę neutralizującą toksyny”. W normalnych warunkach antytoksyna blokuje aktywność toksyny. Jednak w stresujących okolicznościach - na przykład podczas leczenia antybiotykami - antytoksyna szybko się rozkłada i toksyna zostaje aktywowana.
Genom Prątek gruźlicy ma około 80 grup genów. Spośród nich trzy geny kodują antytoksyny, które są niezbędne do życia i dobrego funkcjonowania bakterii.
Tak więc Parret i współpracownicy skupili się na toksynach, które uzupełniałyby te trzy geny kodujące antytoksyny w nadziei, że będą mogli je „wykorzystać” do „opracowania nowych terapii przeciw gruźlicy”.
Mówiąc dokładniej, naukowcy oparli się na poprzednich badaniach i zdecydowali się skupić tylko na jednym z tych trzech układów toksyna-antytoksyna.
Wybrali ten konkretny system, ponieważ tutaj działanie toksyny jest znacznie silniejsze niż w innych systemach: jeśli „antidotum” nie jest obecne, toksyna po prostu zabija bakterię gruźlicy.
Tak więc naukowcy zbadali strukturę tego systemu. Jak wyjaśnia Parret: „Naszym celem było zobaczenie struktury układu [toksyna-antytoksyna], abyśmy mogli spróbować go zrozumieć, a nawet manipulować”.
W kierunku „doskonałego leku na gruźlicę”
Naukowcy odkryli, że struktura tego układu jest bardzo podobna do toksyn cholery i błonicy. „Wygląda jak diament i jest bardzo stabilny” - mówi współautor badania Matthias Wilmanns.
Korzystając z mysiego modelu zakażenia gruźlicą i leczenia antybiotykami, badali zachowanie układu toksyna-antytoksyna.
Odkryli, że kiedy toksyna oddzieli się od antidotum, staje się aktywna i zaczyna „pożerać” cząsteczki NAD +, które są metabolitami komórkowymi niezbędnymi do życia komórki.
Ostatecznie postępująca degradacja cząsteczek zabija kolejno wszystkie komórki bakteryjne. Naukowcy mają nadzieję wykorzystać ten naturalny mechanizm samozniszczenia do stworzenia nowych, skuteczniejszych leków przeciw gruźlicy.
W rzeczywistości, wyjaśnia Parret, „Nasi współpracownicy w Tuluzie byli już w stanie przedłużyć życie myszy zakażonych gruźlicą poprzez aktywację toksyny w kontrolowany sposób”.
„Jeśli znajdziemy cząsteczki, które mogą zakłócić działanie układu [toksyna-antytoksyna] - a tym samym wywołać śmierć komórki - u pacjentów z gruźlicą, byłby to doskonały lek […]. Jeśli nam się uda, może to być nowe podejście do leczenia gruźlicy i innych chorób zakaźnych ”.
Annabel Parret
