Νέα έρευνα αποκαλύπτει πώς οι βακτήρια της φυματίωσης αντλούν ενέργεια κατά τη διάρκεια της λοίμωξης
Ερευνητές από το Νοσοκομείο SickKids έχουν ανακαλύψει πώς το βακτήριο που προκαλεί τη φυματίωση αντλεί ενέργεια κατά τη διάρκεια της λοίμωξης, προσφέροντας πολύτιρες πληροφορίες σχετικά με μία από τις πιο θανατηφόρες μολυσματικές ασθένειες στον κόσμο.
Η δομή του EtfD και η σημασία της
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο EMBO Journal, αποκαλύπτει την πρώτη λεπτομερή τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται EtfD. Αυτή η πρωτεΐνη χρησιμοποιείται από το βακτήριο Mycobacterium tuberculosis για να εξάγει ενέργεια από τα λιπίδια (λίπη). Επιπλέον, οι ερευνητές παρουσίασαν και την πρώτη εργαστηριακή δοκιμή που μπορεί να μετρήσει άμεσα τη δραστηριότητά της. Αυτές οι εξελίξεις παρέχουν στους ερευνητές τα εργαλεία για να ξεκινήσουν την ανακάλυψη νέων φαρμάκων που επικεντρώνονται σε αυτόν τον κρίσιμο μεταβολικό δρόμο.
Η σημασία της έρευνας για τη θεραπεία της φυματίωσης
«Με την παροχή ενός δομικού μοντέλου και μιας δοκιμής για το EtfD, έχουμε τώρα ένα εργαλείο για να αρχίσουμε να εξετάζουμε ένα σύστημα που καθυστερεί τη θεραπεία και βοηθά το βακτήριο να αναπτύξει αντοχή στα αντιβιοτικά», δήλωσε ο Δρ. Τζον Ρούμπινστάιν, ανώτερος επιστήμονας στο πρόγραμμα Μοριακής Ιατρικής του SickKids και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό είναι το πρώτο βήμα προς την ανάπτυξη καλύτερων και συντομότερων θεραπευτικών σχημάτων για τη φυματίωση».
Η φυματίωση (TB), μια λοίμωξη που πλήττει κυρίως τους πνεύμονες, είναι η πιο συχνή αιτία θανάτου από μολυσματική ασθένεια παγκοσμίως. Οι ανθεκτικές στις φαρμακευτικές αγωγές μορφές αυξάνονται, εν μέρει λόγω της ικανότητας των βακτηρίων της φυματίωσης να εισέρχονται σε λανθάνουσα κατάσταση και να επιβιώνουν για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε περιοχές πλούσιες σε λιπίδια που δημιουργούν στους πνεύμονες. Εκεί, τα βακτήρια τρέφονται με λιπίδια από κατεστραμμένα κύτταρα για ενέργεια, καθιστώντας τα πιο ανθεκτικά σε οποιαδήποτε αντιβιοτικά και πιο δύσκολα στην καταπολέμηση.
Η καινοτομία της δοκιμής και τα επόμενα βήματα
Χρησιμοποιώντας κρυοηλεκτρονική μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης, η ερευνητική ομάδα υπό την ηγεσία του Ρούμπινστάιν και του πρώτου συγγραφέα Γκοτιέ Κουρμπόν δημιούργησε το πρώτο δομικό μοντέλο του EtfD. Η δομή αποκαλύπτει ότι το EtfD λειτουργεί σαν ένα καλώδιο, μεταφέροντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από τα διασπασμένα λιπίδια στο σύστημα που χρησιμοποιεί το βακτήριο για την παραγωγή αδενοσίνης τριφωσφορικής (ATP), του μορίου που τροφοδοτεί την επιβίωσή του κατά τη διάρκεια της λοίμωξης.
Στο πλαίσιο της μελέτης, ο Κουρμπόν ανέπτυξε επίσης την πρώτη βιοχημική δοκιμή που μπορεί να μετρήσει τη δραστηριότητα του EtfD. «Η δοκιμή μας επιτρέπει επιτέλους να δούμε το EtfD να λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο. Μας δείχνει πότε αυτός ο καλωδιακός δρόμος είναι ενεργός και πότε είναι μπλοκαρισμένος, κάτι που είναι κρίσιμο για την αναζήτηση αναστολέων», δήλωσε ο Κουρμπόν, υποψήφιος διδάκτορας στο εργαστήριο του Ρούμπινστάιν. «Γνωρίζοντας πώς φαίνεται το EtfD σε ατομικό επίπεδο μας βοηθά επίσης να προσδιορίσουμε πού θα μπορούσε να δεσμευτεί μια ένωση και πώς θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε υποψήφιους φαρμάκων».
Η πρώιμη συνεργασία με το SPARC Drug Discovery Facility θα ξεκινήσει σύντομα, προκειμένου να δοκιμαστούν βιβλιοθήκες πιθανών ενώσεων που θα μπορούσαν να μπλοκάρουν το EtfD. Με τη δοκιμή και τη δομή τώρα διαθέσιμες στις ερευνητικές ομάδες, η μελέτη αυτή υπογραμμίζει πώς η δομική βιολογία και το πρόγραμμα Μοριακής Ιατρικής στο SickKids συμβάλλουν στη θεμελίωση της αναγνώρισης ενώσεων που μπορεί να βοηθήσουν στο μέλλον να μειωθεί η διάρκεια της θεραπείας.
«Η φυματίωση συνοδεύει την ανθρωπότητα εδώ και χιλιάδες χρόνια. Με τις ανθεκτικές στις φαρμακευτικές αγωγές μορφές να αυξάνονται, η κατανόηση και η στόχευση των στρατηγικών επιβίωσης της είναι απαραίτητη αν θέλουμε να αναπτύξουμε την επόμενη γενιά θεραπειών για τη φυματίωση που θα παρέχουν στους κλινικούς ιατρούς τα καλύτερα δυνατά εργαλεία για να υποστηρίξουν τους ασθενείς τους», προσθέτει ο Ρούμπινστάιν.
