Aproape 1,8 miliarde de persoane din întreaga lume sunt infectate cu Mycobacterium tuberculosis (Mtb), bacteria comună și ocazional mortală care provoacă milioane de cazuri de tuberculoză în fiecare an. Bacteriile, care au coevoltat cu oamenii de-a lungul mileniilor, au conceput modalități de deturnare a nutrienților din gazda sa umană pentru propriul beneficiu. Oamenii au modalități la fel de complexe de a lupta cu asta.
Într-un nou studiu apărut în revista Science, o echipă condusă de cercetătorii din Medicina Michigan, care lucrează cu colaboratorii de la Harvard, a descoperit un mecanism specific prin care o „armă” folosită de sistemul imunitar, numit itaconat, vizează Mtb.
Cercetătorii au descoperit recent că itaconatul este produs în cantități mari de sistemul imunitar atunci când este atacat. Până acum, modul în care itaconatul dezarmează bacteriile cauzatoare de boli a fost oarecum un mister.
Colesterolul ajută bacteria să prolifereze
Mtb se ascunde în interiorul celulelor imune umane, folosind colesterolul pentru energia necesară pentru creștere și proliferare. În timpul acestui proces, bacteriile produc un intermediar toxic numit propionat, de care trebuie să scape.
O strategie pentru eliminarea propionatului se bazează pe vitamina B12 derivată de la gazda umană. „B12 este o vitamină foarte interesantă, deoarece este necesară în concentrații foarte mici de celulele noastre, poate cea mai mică din orice vitamină, totuși este esențială pentru viață”, spune Ruma Banerjee, doctor, profesor de chimie biologică și autorul senior al noii lucrări.
O formă biologică activă a vitaminei, numită coenzima B12, a fost descoperită acum mai bine de 60 de ani și este implicată în metabolismul celular. Coenzima B12 permite chimiei foarte complexe să apară în bacterii și celule umane, deoarece eliberează radicali sau electroni neperechi, care permit reacții chimice extrem de provocatoare.
De obicei, radicalii sunt foarte instabili și, prin urmare, de scurtă durată. „În organism, radicalii liberi provoacă leziuni celulare și ADN, deoarece sunt foarte reactivi”, spune Banerjee. Perechea de radicali (numită biradicală) generată de coenzima B12 este atât de reactivă, explică ea, încât ridică întrebări cu privire la modul în care enzima este capabilă să o conțină și să o folosească.
Cum acționează B12
Echipa a putut să arate că o formă activată de itaconat, numită itaconil-CoA, blochează calea dependentă de B12 în bacteria tuberculozei, împiedicând-o să folosească propionat pentru a crește. El face acest lucru acționând ca un vornic, „păcălind enzima dependentă de B12 în utilizarea itaconil-CoA ca substrat, care apoi conduce unul dintre radicali să se sinucidă”, spune Banerjee.
Mai mult, reacția itaconil-CoA / coenzima B12 a produs un biradical stabil, care a persistat mai mult de o oră în loc să dispară rapid. Aceasta a permis cercetătorilor să crească cristale ale enzimei care conține biradical și să obțină structura sa 3-D.
„Este pentru prima dată când cineva a văzut acest biradical”, spune Ruetz. „Înțelegerea modului în care o enzimă poate valorifica o astfel de reactivitate ne poate permite, probabil, să ne recondiționăm metoda și ar putea fi de neprețuit în ceea ce privește chimia”, a adăugat Koutmos.
Această nouă observație ar putea începe, de asemenea, să explice de ce 3% până la 5% din populația umană poartă o genă mutată. „Persoanele cu o mutație a genei CLYBL nu au efecte grave evidente, cu excepția faptului că nivelul lor B12 este puțin mai mic”, spune Banerjee, care speculează că acest lucru ar putea oferi un avantaj împotriva infecției.
