Istraživači sa Indijskog instituta za nauku (IISc), u saradnji sa NCBS i InStem, otkrili su važan mehanizam koji omogućava da bakterija tuberkuloze (TB) opstane u ljudskom domaćinu decenijama. Otkrili su da bi jedan gen uključen u proizvodnju klastera gvožđe-sumpor mogao biti presudan za postojanost bakterije tuberkuloze. Studija je objavljena u časopisu Science Advances.
Tuberkulozu (TB) izaziva bakterija Micobacterium tuberculosis (Mtb), koja može decenijama biti prisutna u ljudskom telu bez ikakvih simptoma. „Mtb-u su potrebni ljudi da bi preživjeli. U mnogim slučajevima Mtb infekcije, imuni sistem može otkriti bubu i očistiti je“, objašnjava Maiashree Das, prvi autor i dr. student na Katedri za mikrobiologiju i biologiju ćelije (MCB), IISc.
Međutim, kod nekoliko asimptomatskih osoba, Mtb se krije u dubokim džepovima pluća koji ograničavaju kiseonik i ulazi u stanje mirovanja u kojem se ne deli i metabolički je neaktivan. Pri tome se uspešno skriva od imunog sistema i lekova protiv tuberkuloze.
„Zbog upornosti, u podskupu ljudske populacije u bilo kom trenutku postoji rezervoar bakterija koji može da se reaktivira i izazove infekciju. Ukoliko ne razumemo upornost, nećemo moći da iskorenimo tuberkulozu“, kaže Amit Sing, vanredni profesor na MCB-u. i odgovarajući autor studije.
Singhov tim je uzgajao Mtb u tečnim kulturama koje sadrže specijalne suplemente potrebne za njegov rast u najsavremenijoj ustanovi Bio Safeli Level-3 u Centru za istraživanje infektivnih bolesti (CIDR), IISc. Funkcionisanje nekoliko proteina u Mtb zavisi od klastera gvožđa i sumpora. Ovi klasteri se sastoje od atoma gvožđa i sumpora organizovanih u različitim konfiguracijama poput lanaca ili kuboida. Atomi gvožđa u klasteru mogu preneti elektrone sa jednog mesta proteinskog kompleksa na drugo u ćelijskim reakcijama kao što su disanje i metabolizam ugljenika.
„Proteini koji sadrže gvožđe i sumpor su važni za suštinske procese kao što je proizvodnja energije disanjem, omogućavajući bakterijama da prežive teške uslove pluća i izazivaju infekciju. Dakle, želeli smo da proučimo mehanizme koje Mtb koristi za izgradnju ovog gvožđa – klasteri sumpora“, objašnjava Sing.
Klastere gvožđa i sumpora uglavnom proizvodi SUF operon u Mtb, skup gena koji se zajedno uključuju. Međutim, postoji još jedan gen koji se zove IscS koji takođe može proizvesti klastere. Pa zašto bi bakteriji trebalo oboje?
Da bi rešili ovu misteriju, istraživači su generisali mutantnu verziju Mtb kojoj je nedostajao IscS gen. Otkrili su da se u normalnim uslovima i uslovima koji ograničavaju kiseonik, klasteri gvožđa i sumpora proizvode uglavnom delovanjem IscS gena. Međutim, kada se bakterija suoči sa velikim oksidativnim stresom, atomi gvožđa u klasterima postaju oksidirani i oslobođeni, oštećujući klastere. Zbog toga postoji povećana potražnja za stvaranjem više klastera, što uključuje SUF operon.
Istraživači su zatim pokušali da otkriju kako IscS gen doprinosi progresiji bolesti. Oni su inficirali modele miševa mutantnom verzijom Mtb kojoj nedostaje IscS gen. Odsustvo IscS gena dovelo je do teške bolesti kod inficiranih miševa, a ne do uporne, hronične infekcije koja se obično viđa kod pacijenata sa tuberkulozom. To je zato što je, u odsustvu IscS gena, SUF operon visoko aktiviran – iako na neregulisan način – što dovodi do hipervirulencije. Pražnjenje i IscS i SUF sistema dramatično je smanjilo postojanost Mtb kod miševa. Stoga je tim otkrio da IscS gen drži pod kontrolom aktivaciju SUF operona, uzrokujući upornost kod tuberkuloze.
Istraživači su takođe primetili da je veća verovatnoća da će bakterije kojima nedostaje IscS gen biti ubijene određenim antibioticima. „Postaje osetljiv na neke antibiotike i otporan na neke. Takođe bismo želeli da ovo dalje istražimo“, kaže Das. Tim sugeriše da bi kombinovanje antibiotika sa lekovima koji ciljaju na IscS i SUF moglo biti efikasnije. Sing se nada da će bolje razumevanje sistema IscS i SUF u Mtb-u na kraju otvoriti put za iskorenjivanje perzistentnosti tuberkuloze.
