Система самоуничтожения бактерий туберкулеза может привести к созданию «идеального лекарства»
Новое исследование исследует структуру естественного механизма самоуничтожения, содержащегося в бактерии, вызывающей туберкулез у людей. Использование этого механизма с использованием этих новых результатов может вскоре привести к более эффективному лечению.
В США в 2017 году зарегистрировано более 9000 случаев туберкулеза (ТБ).
Хотя в США один из самых низких показателей заболеваемости туберкулезом в мире, это заболевание остается одной из 10 ведущих причин смерти во всем мире.
Фактически, по оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2017 году туберкулезом болели около 10 миллионов человек, в результате чего 1,6 миллиона человек умерли.
Пытаясь разработать более эффективные лекарства против туберкулеза, международная группа исследователей приступила к исследованию системы токсин-антитоксин, которая естественным образом содержится в бактериях туберкулеза.
Ученые во главе с Аннабель Паррет из Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гамбурге, Германия, объясняют свои усилия и подробно описывают свои выводы в журнале. Молекулярная клетка.
Изучение системы «токсин-антитоксин»
Как объясняют Паррет и ее команда в своей статье, бактериальные клетки часто имеют токсин-антитоксиновую систему, которая играет важную роль в том, как бактерии реагируют и адаптируются к стрессовым условиям. Такие состояния включают голодание или лечение антибиотиками.
Система включает токсичный белок и «нейтрализующий токсин« антидот »или антитоксин». В нормальных условиях антитоксин блокирует активность токсина. Однако в стрессовых обстоятельствах - например, при лечении антибиотиками - антитоксин быстро разрушается, и токсин активируется.
Геном Микобактерии туберкулеза имеет около 80 групп генов. Из них три гена кодируют антитоксины, которые необходимы для жизни и хорошего функционирования бактерии.
Итак, Паррет и его коллеги сосредоточили внимание на токсинах, которые могли бы дополнить эти три гена, кодирующие антитоксин, в надежде, что они смогут «использовать» их «для разработки новых противотуберкулезных препаратов».
В частности, исследователи взяли из предыдущих исследований и решили сосредоточиться только на одной из этих трех систем токсин-антитоксин.
Они выбрали именно эту систему, потому что здесь действие токсина намного сильнее, чем в других системах: если «антидота» нет, токсин просто убивает бактерии ТБ.
Итак, ученые изучили структуру этой системы. Как объясняет Паррет, «нашей целью было увидеть структуру системы [токсин-антитоксин], чтобы мы могли попытаться понять ее и даже управлять ею».
К «идеальному лекарству от туберкулеза»
Ученые выяснили, что структура этой системы очень похожа на токсины холеры и дифтерии. «Он выглядит как бриллиант и очень стабилен», - говорит соавтор исследования Маттиас Вилманнс.
Используя модель туберкулеза на мышах и лечение антибиотиками, они изучили поведение системы токсин-антитоксин.
Они обнаружили, что когда токсин отделяется от своего антидота, он становится активным и начинает «разъедать» молекулы НАД +, которые являются клеточными метаболитами, необходимыми для жизни клетки.
В конце концов, прогрессирующая деградация молекул убивает все бактериальные клетки, одну за другой. Исследователи надеются использовать этот естественный механизм самоуничтожения для создания новых, более эффективных противотуберкулезных препаратов.
Фактически, объясняет Паррет, «наши сотрудники в Тулузе уже смогли продлить жизнь мышей, инфицированных туберкулезом, путем контролируемой активации токсина».
«Если мы найдем молекулы, которые могут нарушить систему [токсин-антитоксин] - и, таким образом, вызвать гибель клеток - у больных туберкулезом, это будет идеальным лекарством […]. Если нам это удастся, это может стать новым подходом к лечению туберкулеза и других инфекционных заболеваний ».
Аннабель Паррет
