В исследовании, опубликованном в научном журнале Science, команда ученых, работающая с сотрудниками в Гарварде (Harvard), обнаружила особый механизм, с помощью которого «оружие», используемое иммунной системой, так называемый итаконат, поражает микобактерию туберкулеза.
Ученые недавно обнаружили, что итаконат в больших количествах вырабатывается иммунной системой при атаке на болезнетворные бактерии. До сих пор то, как итаконат разоружает болезнетворные бактерии, оставалось загадкой.
Актуальность исследования
Почти 1,8 миллиарда человек во всем мире инфицированы Mycobacterium tuberculosis (Mtb), распространенной и смертельно опасной бактерией, которая вызывает миллионы случаев туберкулеза каждый год. Бактерии, которые эволюционировали вместе с людьми на протяжении тысячелетий, разработали способы захвата питательных веществ из организма человека для своей собственной пользы.
Микобактерии туберкулеза прячутся внутри человеческих иммунных клеток, используя холестерин для энергии, необходимой для роста и размножения. Во время этого процесса бактерии вырабатывают токсичный промежуточный продукт под названием пропионат, от которого бактерия должна избавиться.
Одна из стратегий удаления пропионата основана на витамине В12, полученном от человека-хозяина.
«В12 является очень интересным витамином, так как он требуется в очень низких концентрациях нашими клетками, возможно, самых низких из всех витаминов, но он необходим для поддержания жизнедеятельности клеток», – говорит Рума Банерджи (Ruma Banerjee).
Биологически активная форма витамина, называемая коэнзимом В12, была открыта более 60 лет назад и участвует в клеточном метаболизме. Коэнзим B12 участвует в сложной химической реакции в бактериях и клетках человека, поскольку выделяет радикалы или неспаренные электроны.
Как правило, радикалы нестабильны и поэтому недолговечны.
«В организме свободные радикалы вызывают повреждение клеток и ДНК, потому что они очень реактивны», – говорит Банерджи.
Пара радикалов (называемых бирадикалом), генерируемых коэнзимом В12, настолько реактивна, что возникает вопрос о том, как фермент способен ее содержать и использовать.
Результаты научного исследования
Ученые смогли показать, что активированная форма итаконата, называемая итаконил-КоА, блокирует B12-зависимый путь в микобактерии туберкулеза, не позволяя ей использовать пропионат для роста. Он делает это, действуя как приманка, обманывая B12-зависимый фермент, используя итаконил-КоА в качестве субстрата, что затем приводит к самоубийству одного из радикалов.
Более того, реакция итаконил-КоА/коэнзим В12 дает стабильный бирадикал, который задерживается более часа. Это позволило Маркусу Рутцу (Markus Ruetz) с соавторами исследования вырастить кристаллы фермента, содержащего бирадикал и получить его трехмерную структуру.
«Это первый раз, когда кто-нибудь видел этот бирадикал», – говорит Рутц.
«Понимание того, как фермент может использовать такую реакционную способность, может позволить нам повторно использовать этот метод и иметь неоценимое значение с точки зрения химии», – добавил Кутмос.
Это новое наблюдение может также объяснить, почему от 3% до 5% человеческой популяции несут мутированный ген.
Авторы другого исследования утверждают, что ранняя защита имеет решающее значение в лечении туберкулеза.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
