Cercetătorii descoperă o funcție necunoscută a unui gen cunoscut al bacteriei tuberculozei
Genomul complet al bacteriei care cauzează tuberculoza a fost secvențiat și publicat în 1998. De atunci, oamenii de știință au reușit să descifreze aproximativ două treimi din genele TBC-ului. Dar oare au reușit cu adevărat?
Un grup de cercetare condus de Luiz Pedro Carvalho, Ph.D., de la The Herbert Wertheim UF Scripps Institute for Biomedical Innovation and Technology, a descoperit că unul dintre genele considerate „cunoscute” ale TBC-ului are un rol biologic complet neașteptat, cu implicații semnificative.
Sub stres, enzima, care de obicei rămâne inactivă, devine activă, asemeni unui jack-in-the-box. Descoperirea echipei, publicată în revista Proceedings of the National Academy of Sciences, în săptămâna din 17 august, sugerează că genomul TBC-ului ar putea ascunde mai multe surprize decât s-a crezut anterior.
Lucrările ar putea influența cercetările privind rezistența bacteriilor la antibiotice și dezvoltarea de noi medicamente, a afirmat Carvalho. Descoperirea ridică, de asemenea, întrebări importante pentru patogeni care au enzime similare, inclusiv cei care cauzează lepra și malaria.
Ceea ce oamenii de știință credeau că știau despre această enzimă s-a dovedit a fi greșit, ea acționând într-un mod complet diferit. Aceasta extinde înțelegerea metabolismului microbian și deschide noi direcții pentru țintirea căilor metabolice în mai multe organisme patogene.
Echipa lui Carvalho a descoperit că gena numită rv2531c codifică o enzimă care transformă aminoacidul abundent glutamat într-o altă substanță numită GABA, de care bacteriile au nevoie pentru metabolism, semnalizare și apărare. În trecut, cercetătorii au presupus că enzima joacă un rol în asamblarea unei grupe de molecule biologice numite poliamine, esențiale pentru construcția proteinelor și alte funcții. Așadar, dacă rv2531c nu face acest lucru, oamenii de știință încă au o enigmă de rezolvat, a declarat Carvalho, membru al Emerging Pathogens Institute al Universității din Florida.
La nivel global, tuberculoza continuă să reprezinte o provocare pentru autoritățile sanitare. Germenul care cauzează tuberculoza este unul viclean, putând rămâne în stare latentă timp de ani, așteptând un moment oportun, cum ar fi o boală sau stres, pentru a se activa. Aceasta face aproape imposibilă limitarea sa. Tratamentul necesită, de obicei, administrarea de antibiotice puternice timp de șase luni. Efectele secundare pot fi grave, iar respectarea regimului de tratament poate fi dificilă, ceea ce subliniază necesitatea unor medicamente mai eficiente și mai puțin dăunătoare.
În fiecare an, aproximativ 11 milioane de oameni se îmbolnăvesc de tuberculoză, în timp ce aproximativ 1,25 milioane de persoane mor din cauza acesteia. Rezistența la antibiotice reprezintă o problemă, studiile arătând că 8% dintre pacienții cu tuberculoză au o tulpină rezistentă la un antibiotic, în timp ce mai mult de 3% au o tulpină rezistentă la mai multe antibiotice.
De mai bine de 15 ani, echipa lui Carvalho lucrează pentru a dezvolta medicamente mai bune împotriva tuberculozei și a înțeles mai bine genetica patogenului. Studentul său doctorand, H. Minh Thai, și echipa au descoperit că enzima produsă de rv2531c funcționează într-un mod fascinant. Asemenea patogenului însuși, aceasta rămâne liniștită, acționând puțin, până când un factor de stres determină atingerea unei concentrații critice.
„Apoi devine pur și simplu nebună, transformând glutamatul în GABA cu o viteză de 70 pe secundă”, a afirmat Carvalho. „Este una dintre cele mai rapide enzime pe care le avem.”
Această calitate de a începe lent ar fi putut contribui la faptul că proprietățile sale reale au scăpat atenției echipelor de cercetare anterioare, a adăugat el, deoarece cercetătorii se așteaptă în mod normal să observe rezultate în decurs de un minut folosind metode standard. Echipa sa a folosit un proces de o oră pentru a o studia, numit rezonanță magnetică nucleară.
Odată ce au observat ce face, s-au întrebat dacă gena și „cumnatele” sale apar și în alte organisme patogene. Au descoperit că da, inclusiv în parazitul malariei Plasmodium, în lepră Mycobacterium și în unele bacterii marine care ar putea fi implicate în controlul fitoplanctonului, tipuri de alge și cianobacterii întâlnite în ocean. Există 1.000 de secvențe similare cu gena, a spus el, crescând șansele ca această descoperire să conducă la alte descoperiri noi și utile. Cercetările echipei continuă să exploreze aceste posibilități.
„Știința de tip blue-sky poate conduce la aplicații în viața reală”, a afirmat Carvalho. „Acesta este un produs natural și nu avem idee ce face. Dacă acest produs natural se dovedește a fi următorul medicament împotriva cancerului sau o soluție pentru algele roșii? O moleculă naturală care nu este un toxin? Nu poți prezice utilitatea potențială a ceea ce va rezulta din aceasta.”
