U tekućim istraživanjima čiji je cilj razvoj efikasnijih tretmana za tuberkulozu (TB), mikrobiolozi sa Univerziteta Masačusets Amherst identifikovali su dugo traženi gen koji igra ključnu ulogu u rastu i opstanku patogena tuberkuloze.
Ovo otkriće nudi potencijalnu metu za terapije lekovima za smrtonosnu bolest koja ima malo efikasnih tretmana i koja je samo 2021. godine obolela 10,6 miliona širom sveta i izazvala 1,6 miliona smrti, prema Svetskoj zdravstvenoj organizaciji.
Objavljeno u časopisu mBio, istraživanje je pokazalo da navodni gen cfa kodira esencijalni enzim direktno uključen u prvi korak formiranja tuberkulostearinske kiseline (TBSA), jedinstvene masne kiseline u ćelijskim membranama mikobakterija. TBSA je prvi put izolovan iz mikobakterija pre skoro 100 godina, ali je tačno kako se sintetiše ostao neuhvatljiv.
„Postoji duga istorija povezana sa ovom veoma fascinantnom masnom kiselinom“, kaže viši autor Jasu Morita, vanredni profesor mikrobiologije, u čijoj su laboratoriji vodeći autori Malavika Prithviraj i Takehiro Kado sproveli istraživanje.
Eksperimenti su otkrili kako TBSA kontroliše funkcije mikobakterijske plazma membrane, koja deluje kao zaštitna barijera za TB patogen da preživi u ljudskim domaćinima decenijama.
„Cfa je direktno uključen u formiranje tuberkulostearinske kiseline i takođe je uključen u organizaciju plazma membrane, i to je sve došlo na svoje mesto sa našom hipotezom“, kaže Prithviraj.
Fokus istraživanja u Moritinoj laboratoriji je da se identifikuju načini za prekid homeostaze debele i voštane ćelijske ovojnice, koja uključuje plazma membranu, tako da mikobakterije nisu u stanju da rastu ili su ranjive na napad. Prithviraj, a Ph.D. student i kolege su izvršili ćelijsku lipidomiku kako bi potvrdili ono na šta su istraživači sumnjali oko 60 godina.
„Ljudi su bili veoma, veoma zainteresovani da shvate kako nastaje ovaj lipid i šta radi u ćeliji“, kaže Morita. „Malavika je shvatila da je Cfa enzim koji čini ovaj lipid, koji je toliko jedinstven lipid da istraživači traže ovaj lipid kao dijagnostički marker za TB.“
U prethodnim eksperimentima, laboratorija Morita je primetila da su domeni plazma membrane pronađeni u polarnim regionima ćelije važni za rast mikobakterija.
„Bili smo zainteresovani da razumemo kako je ovaj domen membrane podeljen i organizovan u bakterijama“, kaže Prithviraj. „Radili smo sa delecionim sojem cfa i sojem komplementa gde smo mogli da ga dodamo nazad u bakteriju i proverimo koja je tačno njegova funkcija.
Uzročnik tuberkuloze obično ostaje živ, ali uspavan u telu godinama ili decenijama, zahvaljujući svojoj zaštitnoj površinskoj strukturi. Morita i njegov tim rade na nepatogenom modelu organizma prvenstveno da bi otkrili koje su karakteristike bakterija potrebne da bi preživele i rasle.
Istraživači su otkrili da TBSA takođe sprečava „tesno pakovanje“ unutar membrane. „Ako je membrana previše kruta, ne može pravilno da funkcioniše, pa je dinamika membrane, ili održavanje fluidnosti membrane, veoma važna“, kaže Morita. „Ono što smo pokazali u ovom radu je da je tuberkulostearinska kiselina verovatno veoma važan molekularni ključ za održavanje ove odgovarajuće tečnosti.“
Nalazi će pomoći istraživačima da preduzmu sledeći korak ka razvoju novih tretmana tuberkuloze.
„Bili bismo zainteresovani da razumemo efekte gena na infekciju TB i kako bi Cfa mogao pomoći bakterijama da prežive u ljudskom domaćinu“, kaže Prithviraj. „Ako pronađemo način da poremetimo održavanje fluidnosti membrane, ćelije ne mogu efikasno rasti i na kraju bi umrle.“
Morita dodaje: „Postoji mnogo lekova koji se koriste za lečenje tuberkuloze, ali nije bilo prethodnih demonstracija da se ovaj poseban aspekt fiziologije mikobakterija može koristiti kao direktna meta“, kaže Morita. „Ova studija pokazuje da bi to moglo biti.“
