Открытия, которые могут решить давнюю загадку того, почему некоторым бактериям нужен марганец, чтобы вызывать заболевание, предоставляют новые возможные мишени для антибиотиков.Исследователи из VCU и MIT изучали бактерию Streptococcus sanguinis, которая обитает во рту, чтобы понять ее роль в инфекционном эндокардите, заболевании сердечного клапана. Инфекция трудно поддается лечению и может быть смертельной — погибает более 20 процентов людей, которые ею заражаются.
В течение некоторого времени исследователям известно, что некоторым типам бактерий, вызывающих серьезные инфекции, включая S. sanguinis, для нормального роста требуется больше марганца, чем другим.В совместных исследованиях, опубликованных на этой неделе в Journal of Biological Chemistry, исследователи показали, что фермент, который обеспечивает строительные блоки, необходимые для создания ДНК, требует, чтобы марганец выполнял свою работу.
Когда команда VCU устранила этот фермент или второй белок, который связывает марганец с ферментом, бактерия больше не могла вызывать эндокардит и не выжить в животной модели. Команда MIT тщательно изучила активность очищенных ферментов и определила функцию каждого из них. Исследование VCU-MIT — первое в своем роде исследование, в котором проверяется важность этих ферментов для возникновения каких-либо заболеваний.
По словам автора-корреспондента Тодда Киттена, доктора философии, доцента Института исследований здоровья полости рта им. Филлипса, понимание важности марганца в клетке стало ключом к изучению наилучшего способа нацеливания на бактерию и предотвращения ее возникновения заболеваний.
Школа стоматологии ВЦУ.«Лучшие антибиотики атакуют те части бактерии, которые имеют решающее значение для выживания бактерий, но не обнаруживаются в клетках человека», — сказал Киттен.
«Фермент, требующий марганца, удовлетворяет обоим требованиям, потому что он нужен этим бактериям для выживания, а люди используют совершенно другой железосодержащий фермент для создания строительных блоков ДНК. Именно потребность в марганце делает бактериальные белки хорошими мишенями», — сказал он.Киттен добавил, что в организме человека очень мало марганца, поэтому этим бактериям требуются специальные системы, чтобы усвоить достаточно марганца, чтобы выжить.
Эти системы захвата не встречаются у людей. Команда находится на ранней стадии сотрудничества с Гленом Келлоггом, доктором философии, доцентом кафедры медицинской химии фармацевтической школы VCU, для создания дизайнерских лекарств, которые атакуют систему поглощения марганца этими бактериями.В будущем можно будет атаковать несколько других болезнетворных бактерий, которые также имеют этот фермент и, вероятно, нуждаются в нем для того, чтобы вызывать заболевание, включая MRSA; плотоядная бактерия Streptococcus pyogenes; и бактерия, вызывающая сибирскую язву.Команда также изучает, есть ли у марганца другие не менее важные действия в отношении этих бактерий.
Исследование основано на ранее опубликованных отчетах других исследователей VCU. Исследование 1995 года, опубликованное в журнале «Инфекция и иммунитет» под руководством Фрэнсиса Макрина, доктора философии, в настоящее время вице-президента по исследованиям в VCU, впервые показало, что белок, который оказался белком, поглощающим марганец, необходим для возникновения болезни.
С тех пор десятки исследователей обнаружили аналогичные белки у других болезнетворных бактерий. Это исследование также основывается на работе, проделанной совместной группой VCU, которая первой определила последовательность ДНК S. sanguinis.