Istraživači sa Univerziteta Sao Paulo (USP) u Brazilu, u saradnji sa kolegama iz Australije, identifikovali su novi bakterijski protein koji može da održi ljudske ćelije zdravim čak i kada ćelije imaju veliko bakterijsko opterećenje. Ovo otkriće moglo bi da dovede do novih tretmana za širok spektar bolesti povezanih sa mitohondrijalnom disfunkcijom, kao što su rak i autoimuni poremećaji. Mitohondrije su organele koje snabdevaju većinu hemijske energije potrebne za pokretanje biohemijskih reakcija ćelija.
Studija je objavljena u časopisu PNAS. Istraživači su analizirali više od 130 proteina koje oslobađa Cokiella burnetii kada ova bakterija napadne ćelije domaćina i otkrili su da je najmanje jedan sposoban da produži životni vek ćelije delujući direktno na mitohondrije.
Nakon invazije na ćelije domaćina, C. burnetii oslobađa do sada nepoznat protein, koji autori nazivaju mitohondrijalni koksiela efektor F (MceF). MceF stupa u interakciju sa glutation peroksidazom 4 (GPKS4), antioksidativnim enzimom koji se nalazi u mitohondrijima, kako bi poboljšao funkciju mitohondrija promovišući antioksidativni efekat koji sprečava oštećenje i smrt ćelija, što može da se desi kada se patogeni repliciraju u ćelijama sisara.
„C. burnetii koristi različite strategije da spreči smrt invaziju ćelija i umnožavanje unutar njih. Jedna je modulacija GPKS4 od strane MceF-a, mehanizam koji smo otkrili i izneli u ovom članku. Prenos ovih proteina u ćelijske mitohondrije omogućava ćelijama sisara da žive duže čak i kada su zaraženi veoma velikim bakterijskim opterećenjem“, rekao je Dario Zamboni, jedan od odgovarajućih autora članka i profesor na Medicinskoj školi Ribeirao Preto (FMRP-USP).
Studija je sprovedena u Centru za istraživanje inflamatornih bolesti (CRID), jednom od FAPESP-ovih centara za istraživanje, inovacije i diseminaciju (RIDC), u saradnji sa Hejli Njutn, profesorkom na Univerzitetu Monaš u Australiji.
„U suštini, otkrili smo strategiju koju koristi C. burnetii da zadrži ćelije zdrave duže dok se intenzivno replicira. Otkrili smo da njegov protein MceF preusmerava GPKS4 u mitohondrije, gde deluje kao moćan antioksidant, detoksikujući zaraženu ćeliju i sprečavajući ćelijske komponente od starenja, istovremeno omogućavajući replikaciju bakterije“, rekao je Robson Kriiger Loterio, prvi autor članka, koji je izveden iz njegovog doktora nauka. istraživanja.
C. burnetii je uzročnik ozbiljne infekcije zvane K groznica, relativno česte, ali retko dijagnostikovane zoonoze. Prema autorima, poljoprivredne epidemije su „sve značajniji ekonomski i javnozdravstveni teret“.
Bakterija izaziva atipičnu upalu pluća kod ljudi i koksielozu kod nekih životinja, kao što su goveda, ovce i koze. Zamboni je objasnio da je veoma prilagođen da napadne i kontroliše makrofage i monocite – bela krvna zrnca koja su deo prve linije imunološke odbrane organizma – inhibirajući odgovor domaćina na infekciju.
„Interes dubljeg proučavanja ove bakterije leži upravo u njenoj sposobnosti da podriva ćelijske funkcije. Za razliku od drugih bakterija, koje izazivaju bolest samo kada se umnože kako bi dostigle veliki broj, jedna C. burnetii je dovoljna da se zdrava osoba razboli. Dakle deluje efikasno da moduliše ćelije koje napada. U šali ga nazivamo briljantnim ćelijskim biologom zbog ove sposobnosti da moduliše sve u ćelijama domaćinima“, rekao je Zamboni.
Još jedan interesantan aspekt C. burnetii, dodao je, je da se replicira u ćelijama oko nedelju dana. Poređenja radi, salmonela, koja izaziva teško trovanje hranom, uzrokuje smrt ćelija domaćina za manje od 24 sata.
„Posmatranje C. burnetii je dobar način da saznamo kako ćelije funkcionišu. U slučaju ove studije, pomoglo nam je da razumemo kako da lečimo mitohondrijalnu disfunkciju i pružilo uvid u programiranu ćelijsku smrt kod ljudi“, rekao je on.
Da bi analizirali kapacitet bakterije da podriva makrofage i deluje direktno na mitohondrije, istraživači su sproveli in vitro testove i eksperimente koji uključuju larve velikog voštanog moljca (Galleria mellonella). U ovoj prvoj fazi studije, oni su istraživali više od 80 novih proteina iz C. burnettii sa potencijalom da stupe u interakciju sa ćelijama domaćinima i naruše njihovo funkcionisanje. „Na kraju smo se fokusirali na MceF jer deluje direktno na mitohondrije, koje igraju ključnu ulogu u procesu ćelijske smrti“, rekao je Zamboni.
Grupa će sada nastaviti istraživanje na dva fronta, jedan ima za cilj dublje razumevanje drugih proteina od interesa, a drugi uključuje biohemijske studije kako bi saznali više o tome kako MceF utiče na GPKS4.
„Lepa stvar u vezi sa ovim istraživanjem je da istražujući bakteriju učimo mnogo o ćelijskoj signalizaciji, ćelijskoj smrti i novim načinima preokretanja mitohondrijalne disfunkcije. Ne moramo da izmišljamo novu tehniku. Proces se već dešava tokom interakcija bakterije sa ćelijama domaćina“, rekao je on.
