Neke crijevne bakterije imaju supermoć - mogu reanimirati uspavane viruse koji vrebaju u drugim mikrobima.
"Ovo virusno buđenje pokreće potpune infekcije koje uništavaju ćelije koje nose virus", rekao je laboratorij na Medicinskom institutu Howard Hughes. Studija Emily Balscus objavljena je u časopisu Nature 23. februara 2022. Misteriozni molekul nazvan kolibaktin može probuditi latentne viruse ubice.
"Mikrobi često stvaraju štetna jedinjenja, ali među tim hemijskim oružjem kolibaktin se čini neobičnim", rekla je Emily Balscus, hemijski biolog sa Univerziteta Harvard. Ona objašnjava da kolibaktin ne ubija direktno ciljne organizme, već umjesto toga mijenja mikrobne stanice, aktivirajući latentne i smrtonosne viruse skrivene u genomima nekih bakterija.
Ljudi su dugo proučavali moćna jedinjenja koja mikrobi proizvode. „Znamo mnogo o njihovim hemijskim svojstvima, pročišćavamo ih u laboratoriji i koristimo ih kao lek, uključujući i u obliku antibiotika“, rekao je Brek Duerkop, koji proučava bakterijske viruse na Medicinskom fakultetu Univerziteta Kolorado.
Naučnici već godinama znaju da kolibaktin može izazvati haos u ljudskim ćelijama. Istraživanja Balscusa i mnogih drugih pokazala su da spoj oštećuje DNK, što može dovesti do raka debelog crijeva. Ali uspostavljanje veze između ovog spoja i bolesti pokazalo se zanimljivim procesom.
Francuski tim je 2006. godine izvijestio da su stanice sisara koje su naišle na crijevnu bakteriju E. coli pretrpjele fatalno oštećenje DNK. Istraživači su povezali oštećenje sa skupom gena E. coli koji kodiraju mašine za izgradnju složene molekule zvane kolibaktin. Izuzetno ga je teško proučavati jer ga naučnici nisu uspjeli izolovati od E. coli koji ga proizvodi.
Zadnjih 10 godina tim dr. Emily Balscus istražuje kolibaktin proučavajući mikrobnu mašinu koja ga proizvodi. Oni su uspjeli izolirati strukturu kolibaktina, otkrili da on oštećuje DNK formiranjem lažnih veza u dvostrukoj spirali. Dopunjujući ovaj rad, drugi naučnici su otkrili definitivnu vezu s rakom – karakteristični otisci molekula pojavili su se u genima za koje je poznato da stimulišu rast kolorektalnih tumora.
Balscusovo istraživanje molekula kolibaktina nastavljeno je u kontekstu pandemije COVID-19. Kao i mnoge druge laboratorije, i njen je morao da preuredi stvari kako bi smanjio fizički kontakt između istraživača. U sklopu preseljenja, dr. Justin Silpe i diplomirani student Joel Wong na kraju su prvi put sarađivali kako bi razgovarali o tome kako kolibaktin utječe na druge klice u crijevima.
U početku, Silpe i Wong nisu bili sigurni može li kolibaktin, tako velika i nestabilna molekula, uopće ući u bakterijske stanice kako bi oštetio njihov DNK. Potom su sugerirali da bi možda umiješana treća strana - virusi koji inficiraju bakterije. Ovi virusi mogu infiltrirati DNK bakterija i mirno ležati u zasjedi. Jednom kada se pokrenu, izazivaju infekciju koja raznosi ćeliju poput mine.
Kada su istraživači povećali proizvodnju kolibaktina, zajedno s bakterijama koje nose latentne viruse, otkrili su da se povećao broj virusnih čestica i smanjio rast mnogih bakterija koje sadrže virus.To sugerira da je molekul izazvao priliv aktivnih infekcija koje ubijaju stanice. Kolibaktin je ušao u bakterije i oštetio njihov DNK. Ovo oštećenje je poput ćelijskog zvona da probudi viruse.
Činilo se da su mnogi mikrobi opremljeni za zaštitu od kolibaktina.
Balscusova laboratorija je identificirala gen otpornosti koji kodira protein koji neutralizira spoj u širokom spektru bakterija. Iako kolibaktin očito ima opasnu stranu, može poslužiti i više od smrtonosnog oružja. Na primjer, i oštećenje DNK i probuđeni virusi također mogu uzrokovati genetske promjene, a ne smrt u susjednim bakterijama, što je potencijalno korisno za proizvođače kolibaktina.
Nalazi Balscus tima sugeriraju da rak može biti popratna lezija uzrokovana bakterijama koje proizvode kolibaktin. “Uvijek smo sumnjali da su bakterije proizvele ovaj toksin kako bi na neki način ciljale druge bakterije. Nije imalo smisla sa evolucijske tačke gledišta da su ga nabavili da ciljaju ljudske ćelije", dodala je.
Balscus planira proučiti kako spoj mijenja zajednicu crijeva - koja nestaje i koja napreduje nakon izlaganja molekulu.
"Ključ za prevenciju raka može biti razumijevanje efekata koje kolibaktin ima na mikrobnu zajednicu i kako se njegova proizvodnja kontrolira", rekao je.
Primjedbe
Objavi komentar