Система саморуйнування туберкульозних бактерій може призвести до "ідеального препарату"
Нові дослідження досліджують структуру природного механізму самознищення, що міститься в бактерії, що викликає туберкульоз у людей. Використання цього механізму за допомогою цих нових знахідок може незабаром призвести до кращого лікування.
У США в 2017 році відбулося понад 9000 випадків туберкульозу (ТБ).
Хоча США мають один із найнижчих показників туберкульозу у всьому світі, хвороба залишається однією з 10 найбільших причин смертності у всьому світі.
Насправді, за оцінками Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), у 2017 році туберкульоз страждав приблизно на 10 мільйонів людей, а в результаті загинуло 1,6 мільйона людей.
Намагаючись розробити більш ефективні препарати проти туберкульозу, міжнародна група дослідників взялася дослідити токсин-антитоксинну систему, яку туберкульозна бактерія містить.
Вчені - на чолі з Аннабель Паррет з Європейської лабораторії молекулярної біології в Гамбурзі, Німеччина - пояснюють свої зусилля та деталізують свої висновки в журналі Молекулярна клітина.
Вивчення системи «токсин-антитоксин»
Як пояснюють у своїй роботі Паррет та її команда, бактеріальні клітини часто мають токсин-антитоксинну систему, яка відіграє важливу роль у реакції бактерій та адаптації їх до стресових умов. До таких станів відноситься голодування або лікування антибіотиками.
Система включає токсичний білок і "токсин-нейтралізуючий" антидот "або антитоксин". У звичайних умовах антитоксин блокує активність токсину. Однак у стресових обставинах - наприклад, при лікуванні антибіотиками - антитоксин швидко руйнується і токсин активується.
Геном Мікобактерії туберкульозу налічує близько 80 груп генів. З них три гени кодують антитоксини, необхідні для життя та нормального функціонування бактерії.
Тож Паррет та його колеги наблизили токсини, які доповнювали б ці три гени, що кодують антитоксин, в надії, що вони зможуть їх «використати» для розробки нових протитуберкульозних методів лікування ».
Більш конкретно, дослідники спиралися на попередні дослідження і вирішили зосередитись лише на одній із цих трьох токсин-антитоксинних систем.
Вони обрали саме цю систему, оскільки тут вплив токсину набагато сильніший, ніж в інших системах: якщо “антидоту” немає, токсин просто вбиває туберкульозну бактерію.
Отже, вчені вивчили структуру цієї системи. Як пояснює Парре, "нашою метою було побачити структуру [токсин-антитоксин] системи, щоб ми могли спробувати зрозуміти її і навіть маніпулювати нею".
До „ідеального препарату проти туберкульозу”
Вчені виявили, що структура цієї системи дуже схожа на токсини холери та дифтерії. "Це схоже на діамант, і він дуже стабільний", - каже співавтор дослідження Маттіас Вілманнс.
Використовуючи мишачу модель туберкульозу та лікування антибіотиками, вони вивчали поведінку токсин-антитоксинної системи.
Вони виявили, що коли токсин відокремлюється від свого антидоту, він стає активним і починає «виїдати» молекули NAD +, які є клітинними метаболітами, необхідними для життя клітини.
Зрештою, прогресуюча деградація молекул вбиває всі бактеріальні клітини, одну за одною. Дослідники сподіваються використати цей природний механізм самознищення для створення нових, більш ефективних протитуберкульозних препаратів.
Насправді, пояснює Паррет, "наші співробітники в Тулузі вже змогли продовжити життя мишей, інфікованих туберкульозом, активуючи токсин контрольованим способом".
«Якщо ми виявимо молекули, які можуть порушити систему [токсин-антитоксин] - і, таким чином, спровокувати загибель клітин - у хворих на туберкульоз, це був би ідеальний препарат […]. Якщо нам це вдасться, це може бути новим підходом до лікування туберкульозу та інших інфекційних захворювань ".
Аннабель Паррет
