Bakterija iza tuberkuloze je lukavi neprijatelj, vešt u klackanju i pletenju oko imunog sistema i antibiotika. Micobacterium tuberculosis (Mtb) je poznato da je teško iskoreniti, često je godinama mirovala u telu da bi se ponovo aktivirala kada za to dođe vreme.
Sada, novo istraživanje otkriva kako Mtb kontroliše svoju ekspresiju gena, što može dati naznake o tome kako se prilagođava izazovnim uslovima životne sredine. Nalazi, objavljeni u časopisu Priroda, mogli bi na kraju ponuditi mete droge koje bi zaustavile Mtb u svojim stazama.
„To je veoma pametna bakterija, sa mnogo trikova“, kaže Šiksin Liu sa Univerziteta Rokfeler. „Sada kada smo izložili kako reguliše ekspresiju gena, možemo koristiti te informacije da razmislimo o tome kako bismo mogli inhibirati njegov životni ciklus.“
Tuberkuloza je vodeći uzrok smrti među zaraznim bolestima širom sveta, ne malim delom zato što Mtb poseduje izuzetan repertoar načina da reguliše transkripciju RNK iz DNK, koja se potom prevodi u funkcionalne proteine. Ova fleksibilnost omogućava bakteriji da se prilagodi promenljivom okruženju i antibioticima u ljudskom domaćinu.
Liu i kolege su shvatili da što smo više razumeli kako Mtb transkribuje svoj genetski kod, veća je verovatnoća da ćemo na kraju moći da nadmašimo patogen. „Detaljna karakterizacija Mtb transkriptoma je ključna za efikasnije lečenje“, kaže Liu.
Postojeće znanje o transkripcionoj mašineriji bakterija, međutim, u velikoj meri je izvedeno iz istraživanja E. coli, lošeg modela za Mtb. Osnažena SEnd-sek, alatom za transkriptomsko profilisanje koji su razvili Liu i viši naučni saradnik Ksiangvu Ju koji istovremeno snima i 5′ i 3′ krajeve RNK transkripta, Liu laboratorija se udružila sa Rokfelerovim stručnjacima za Mtb Džeremijem Rokom i Elizabet Kembel da bi postavili tehnologija koja se koristi u karakterizaciji Mtb transkriptoma.
„SEnd-sek je već doneo nove uvide u E. coli u prethodnom radu“, kaže Liu. „Pruža veću rezoluciju od standardnih tehnika sekvenciranja RNK.“
Nije prošlo mnogo vremena pre nego što je saradnja počela da generiše ključne uvide. Koristeći SEnd-sek, Ju je otkrio da je većina Mtb transkripata nekompletna, sastavljena od kratkih molekula RNK koji se zaustavljaju mnogo pre kraja gena – otkriće bez presedana za bakteriju.
Tim je zatim pokazao da ove kratke RNK nisu bile lako oslobođene iz hromozoma da bi postale slobodni fragmenti. Umesto toga, oni su uglavnom ostali vezani za DNK i enzim RNK polimerazu (RNAP).
Tokom transkripcije, RNAP i sa njim povezani sigma faktor su radili u napadima i počecima, rutinski pauzirajući dok su transkribovali Mtb gene. Pauziranje RNAP-a je uobičajeno kod eukariota, koji koriste pauze kao „diše“ tokom kojih ćelija može ponovo da proceni da li promenljivi uslovi zahtevaju drugačiji plan transkripcije.
Ali nije se smatralo da su bakterije sposobne za takvu stratešku pauzu. „Nalazi su bili toliko neočekivani da im u početku nisam verovao“, kaže Rok. „Sada možemo početi da istražujemo da li se slični mehanizmi koriste u drugim bakterijskim taksonima.“
Istraživači sumnjaju da pauziranje RNAP-a podupire sposobnost Mtb-a da dinamički prilagođava ekspresiju gena kao odgovor na pretnje. Ako je to tačno, onda bi uznemirujuće pauziranje RNAP-a moglo učiniti Mtb ranjivim. Pošto je RNAP istaknuta meta protiv tuberkuloze, novo razumevanje mehanizma pauziranja polimeraze moglo bi da dovede do inovativnih farmaceutskih puteva.
„Ono što smo otkrili u Mtb-u ranije je bilo potpuno nepoznato“, kaže Rok. „Ali to je samo početak. Sada je naš cilj da saznamo više o tome i, nadamo se, pronađemo način da to ometamo.“
