Skup od 10 signalnih proteina pronađenih u mikrobu koji izaziva tuberkulozu (TB) igra daleko veću ulogu u regulisanju rasta, razvoja i ponašanja bakterije nego što se ranije mislilo, prema nedavnim istraživanjima. Studiju su vodili UV School of Medicine i istraživači iz Sijetla.
Tuberkuloza ostaje smrtonosna bolest koja godišnje ubije više od 1,6 miliona ljudi širom sveta. Lekovi su dostupni za lečenje tuberkuloze, ali ih je teško uzimati. Pacijentima je često potrebna šaka pilula dnevno tokom mnogo meseci. Pored toga, sve veća pretnja su sojevi otporni na više lekova koji se u suštini ne leče. Postaje sve važnije razvijati nove tretmane.
„Naši nalazi se bave fundamentalnim pitanjem o biologiji, ali pošto su to proteini koji se veoma ‘drogiraju’, nalazi mogu pomoći u pronalaženju lekova koji mogu da leče trajnu pandemiju tuberkuloze,“ rekao je Christoph Grundner, glavni istraživač u Centru za dečija istraživanja u Sijetlu. Globalno istraživanje zaraznih bolesti i vanredni profesor pedijatrije na Medicinskom fakultetu UV, koji je nadgledao istraživački projekat.
Članak koji opisuje nalaze objavljen je u časopisu Nature Microbiologi. Andrev Frando, diplomirani student, i Vishant Boradia, postdoktorski saradnik u laboratoriji Grundner bili su glavni autori rada.
U svojoj studiji, Grundner i njegove kolege su pogledali grupu signalnih proteina zvanih kinaze koji regulišu ponašanje ćelija. Kinaze signaliziraju tako što vezuju molekule bogate energijom, nazvane fosfati, na druge proteine, da regulišu aktivnost proteina, proces koji se naziva fosfosignalizacija.
Biolozi su dugi niz godina verovali da bakterije prvenstveno koriste jednu vrstu kinaznog sistema, nazvanu dvokomponentni sistem, dok su eukarioti, koji čine vrste čije ćelije imaju jezgro, kao što su biljke, gljive i životinje, prvenstveno koristili komplikovaniji sistem sastavljen od kinaze koje se nazivaju Ser/Thr protein kinaze (STPK), tako nazvane jer prvenstveno fosforilišu proteinske aminokiseline serin i treonin.
Poslednjih godina, međutim, sve veći dokazi iz sekvenciranja genoma i drugih istraživanja sugerišu da bakterije imaju mnogo SPTK fosfosignalnih sistema koji liče na one kod eukariota. Ipak, uprkos ovim nalazima, preovlađujući stav je i dalje smatrao da je verovatno da su oni igrali manju ulogu u biologiji bakterija.
„Ono što smo videli nije odgovaralo tom konceptu“, kaže Grundner. „Mislili smo da ovi SPTK-ovi rade mnogo više nego što im se pripisuje zasluga.“
Da bi saznali, Grundner i njegove kolege odlučili su da prouče SPTK u bakteriji koja izaziva tuberkulozu, Micobacterium tuberculosis. Ovih 11 proteina je usidreno u spoljašnjoj membrani bakterije gde bi mogli da služe kao senzori koji detektuju promene u okruženju koje okružuje bakteriju i prenose te informacije unutar ćelije. Činjenica da je postojalo samo 11 SPTK-a je bila prednost, rekao je Grundner, jer je ovo bio broj koji se može izučiti, ali i dalje dovoljno velik da se vidi da li su deo komplikovanije mreže.
Da bi proučili ulogu ovih kinaza, istraživači su koristili tehniku zvanu masena spektrometrija da bi utvrdili koji proteini su fosforilisani kojim kinazama i gde su bili fosforilisani. Rezultati se nazivaju fosfoproteom organizma.
Otkrili su da je uticaj 11 STPK na Micobacterium tuberculosis široko rasprostranjen. Oni fosforilišu više od 14.000 jedinstvenih mesta i izazivaju modifikacije proteina koje utiču na više od 80% proteina u ćeliji. Ovo uključuje interakciju sa proteinskom mašinerijom koja reguliše oko 30% gena bakterije.
„Ono što smo naučili je da su signalni sistemi koje ima TB — a verovatno i druge bakterije — komplikovani i međusobno povezani kao bilo šta što smo videli kod eukariota“, rekao je Grundner. „Kapacitet signalizacije ovih STPK je zapanjujući.“
Istraživači koji proučavaju tuberkulozu sada će moći da koriste ovu analizu fosfoproteoma bakterije da bi utvrdili kako, na primer, bakterija može da preživi u domaćinu, da se prilagodi imunološkom odgovoru domaćina ili da se odupre antibioticima, primetio je Grundner.
„Ako tada možemo da identifikujemo kinazu koja je uglavnom odgovorna, onda ćemo imati potencijalnu metu leka“, rekao je on.
