Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

W walce z salmonellą organizm korzysta z białka działającego jak detergent

Recommended Posts

Uczeni z Yale University opisali, w jaki sposób białko APOL3 czyści organizm z bakterii. Podczas badań z wykorzystaniem m.in. salmonelli, wykazali, że białko rozpuszcza błonę komórkową bakterii. Już wcześniej było wiadomo, że komórki bronią się przed bakteriami atakując ich błony, jednak tutaj mamy do czynienia z pierwszym opisem antybakteryjnego działania podobnego do działania detergentu.

To przykład, jak ludzki organizm produkuje własne antybiotyki w formie białka działającego jak detergent. Możemy się od niego uczyć, mówi główny autor badań, immunolog doktor John MacMicking.

Jedną z linii obrony naszego organizmu są wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego. Jednak w ciągłym wyścigu pomiędzy nimi, a patogenami, niejednokrotnie dochodzi do sytuacji, w której patogen przedrze się przez pozakomórkowe linie obrony i wniknie do komórki, gdzie może się namnażać. Dlatego też w drodze ewolucji pojawiły się wewnątrzkomórkowe mechanizmy obronne.

U kręgowców mechanizmy te są uruchamiane przez interferon gamma (IFN-γ), który reguluje transkrypcję setek genów pomagających w walce z bakteriami, wirusami czy grzybami w wielu typach komórek. Wciąż jednak niewiele wiemy o białkach, których działanie jest zapoczątkowywane przez IFN-γ.

Na potrzeby badań naukowcy zainfekowali ludzie komórki salmonellą. Poszukiwaliśmy nowych genów stymulowanych interferonem, wykorzystując przy tym bakterię salmonelli jako modelu infekcji, wyjaśniają badacze.

Salmonella, podobnie jak inne bakterie gram-ujemne, posiada dwie błony komórkowe, co czyni ją szczególnie trudną do zabicia. Szczegółowo analizując reakcję komórki na obecność bakterii, uczeni wykorzystali technologię CRISPR-Cas9 do przeanalizowania ponad 19 000 genów i odkryli, że to białko APOL3 (apolipoprotein L3), kodowane przez gen APOL3, niszczy wewnętrzną błonę komórkową salmonelli. Ma przy tym pomocnika w postaci molekuły GBP1 i, prawdopodobnie, innych molekuł. Dzięki mikroskopii o wysokiej rozdzielczości naukowcy zauważyli, że GBP1 niszczy zewnętrzną błonę komórkową, dzięki czemu APOL3 może dostać się do wnętrza bakterii i zniszczyć błonę wewnętrzną, co zabija salmonellę.

Okazało się przy tym, że APOL3 działa podobnie jak detergent. Ma bowiem elementy, które przyczepiają się do molekuł wody oraz inne, które łączą się z molekułami tłuszczów. Dzięki temu fragment po fragmencie usuwa lipidową błonę otaczającą bakterię.

Widzimy tutaj efekt synergii pomiędzy APOL3 a innymi genami, które łączą siły i wspólnie przeprowadzają atak na podwójne błony komórkowe bakterii gram ujemnych. Błony te stanowią barierę, z którą nie radzi sobie wiele antybiotyków. Nasze badania pokazują, że w ludzkim organizmie istnieją mechanizmy, które są w stanie zniszczyć tę barierę. A są one uruchamiane przez IFN-γ, co tylko potwierdza, jak ważny jest ten mechanizm obronny, stwierdzają autorzy badań.

MacMicking zwraca jednocześnie uwagę, że cały mechanizm jest wysoce selektywny, gdyż APOL3 nie atakuje przy tym błony komórkowej swojej komórki macierzystej. Uczeni zauważyli, że APOL3 unika cholesterolu, który jest jednym z głównych składników komórek naszego organizmu i skupia się na lipidach charakterystycznych dla błon komórkowych bakterii.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Połączenie łagodnej infekcji i szczepionki wydaje się najbardziej efektywnym czynnikiem chroniącym przed COVID-19, informują naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA). Główny wniosek z naszych badań jest taki, że jeśli ktoś zachorował na COVID, a następnie został zaszczepiony, to nie tylko znacząco zwiększa się u niego liczba przeciwciał, ale rośnie ich jakość. To zaś zwiększa szanse, że przeciwciała te poradzą sobie z kolejnymi odmianami koronawirusa, mówi profesor Otto Yang z wydziałul chorób zakaźnych, mikrobiologii, immunologii i genetyki molekularnej.
      Wydaje się, że kolejne wystawienia układu odpornościowego na kontakt z białkiem kolca (białkiem S) pozwala układowi odpornościowemu na udoskonalanie przeciwciał u osoby, która chorowała na COVID-19. Uczony dodaje, że nie jest pewne, czy takie same korzyści odnoszą osoby, które przyjmują kolejne dawki szczepionki, ale nie chorowały.
      Grupa Yanga porównała przeciwciała 15 osób, które były zaszczepione, ale nie zetknęły się wcześniej z wirusem SARS-CoV-2 z przeciwciałami 10 osób, które nie były jeszcze zaszczepione, ale niedawno zaraziły się koronawirusem. Kilkanaście miesięcy później 10 wspomnianych osób z drugiej grupy było w pełni zaszczepionych i naukowcy ponownie zbadali ich przeciwciała.
      Uczeni sprawdzili, jak przeciwciała reagują na białko S różnych mutacji wirusa. Odkryli, że zarówno w przypadku osób zaszczepionych, które nie chorowały oraz tych, które chorowały, ale nie były szczepione, możliwości zwalczania wirusa przez przeciwciała spadały w podobnym stopniu gdy pojawiła się nowa mutacja. Jednak gdy osoby, które wcześniej chorowały na COVID-19, były rok po chorobie już w pełni zaszczepione, ich przeciwciała były zdolne do rozpoznania wszystkich mutacji koronawirusa, na których je testowano.
      Nie można wykluczyć, że odporność SARS-CoV-2 na działanie przeciwciał może zostać przełamana poprzez ich dalsze dojrzewanie w wyniki powtarzanej wskutek szczepienia ekspozycji na antygen, nawet jeśli sama szczepionka nie jest skierowana przeciwko danemu wariantowi, stwierdzają naukowcy. Przypuszczają oni, że kolejne szczepienia mogą działać podobnie jak szczepienia po przechorowaniu, jednak jest to tylko przypuszczenie, które wymagają weryfikacji.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w artykule Previous Infection Combined with Vaccination Produces Neutralizing Antibodies with Potency against SARS-CoV-2 Variants.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Świat zmaga się z rosnącym kryzysem antybiotykooporności. Nadmierne używanie antybiotyków w medycynie, przemyśle spożywczym czy kosmetycznym, prowadzi do pojawiania się bakterii opornych na działanie antybiotyków. Przedostające się do środowiska antybiotyki, a w niektórych rzekach ich stężenie 300-krotnie przekracza bezpieczny poziom, wymuszają na patogenach ciągłą ewolucję w kierunku antybiotykooporności. Nawet w jelitach dzieci odkryto setki bakteryjnych genów antybiotykooporności. Bez nowych antybiotyków lub innych rozwiązań realny staje się scenariusz, w którym ludzie znowu zaczną umierać z powodu zwykłych zakażeń czy niegroźnych obecnie chorób.
      Jedną ze strategii spoza repertuaru środków chemicznych jest wykorzystanie metod fizycznych, jak światło ultrafioletowe, promieniowanie gamma czy ciepło. Metody są skuteczne w dezaktywowaniu patogenów, jednak prowadza do poważnych uszkodzeń tkanek, przez co nie mogą być stosowane w praktyce klinicznej.
      Dlatego też część naukowców zainteresowała się światłem widzialnym. W niskim natężeniu jest ono bezpieczne dla tkanek, a jednocześnie posiada zdolność dezaktywacji bakterii, wirusów i innych patogenów. Zajmujących się tym problemem specjalistów szczególnie interesują lasery femtosekundowe, emitujące ultrakrótkie impulsy światła, których czas trwania liczy się w femtosekundach (1 femtosekunda to 1/1 000 000 000 000 000 sekundy).
      Naukowcy z Washington University School of Medicine wykazali, że ultrakrótkie impulsy w zakresie światła widzialnego – o długości fali 415–425 nm – mogą być efektywną bronią przeciwko antybiotykoopornym bakteriom i ich przetrwalnikom.
      Naukowcy przetestowali laser na na metycylinoopornym gronkowcu złocistym (MRSA) oraz E. coli. Bakterie te są wysoce odporne na działanie licznych środków fizycznych i chemicznych. Laser testowano też na przetrwalnikach Bacillus cereus, które mogą powodować zatrucia pokarmowe i są w stanie przetrwać gotowanie. Testy wykazały, że laser dezaktywuje 99,9% bakterii poddanych jego działaniu.
      Naukowcy wyjaśniają, że przy pewnej mocy ich laser zaczyna dezaktywować wirusy. Po zwiększeniu mocy robi to samo z bakteriami. Jego światło pozostaje jednak bezpieczne dla ludzkich tkanek. Dopiero zwiększenie mocy o cały rząd wielkości zabija komórki. Zatem istnieje pewne okienko terapeutyczne, które pozwala na jego bezpieczne wykorzystanie.
      Ultrakrótkie impulsy laserowe dezaktywują patogeny, nie szkodząc ludzkim białkom i komórkom. Wyobraźmy sobie, że przed zamknięciem rany, operujący chirurg mógłby zdezynfekować ją za pomocą lasera. Myślę, że już wkrótce technologia ta może być wykorzystywana do dezynfekcji produktów biologicznych in vitro, a w niedalekiej przyszłości do dezynfekcji krwioobiegu. Pacjentów można by poddać dializie i jego krew przepuścić przez laserowe urządzenie ją dezynfekujące, mówi główny autor badań Shew-Wei Tsen.
      Tsen wraz z profesorem Samuelem Achilefu od lat badają zdolność ultrakrótkich impulsów laserowych do zabijania patogenów. Już wcześniej wykazali, że dezaktywują one wirusy i „zwykłe” bakterie. Teraz, we współpracy z profesor mikrobiologii Shelley Haydel z Arizona State University, rozszerzyli swoje badania na przetrwalniki oraz antybiotykooporne bakterie.
      Wirusy i bakterie zawierają gęsto upakowane struktury proteinowe. Laser dezaktywuje je wprowadzając te struktury w tak silne wibracje, że niektóre z wiązań w proteinach pękają. Taki pęknięty koniec stara się jak najszybciej z czymś połączyć i najczęściej łączy się z inną strukturą, niż ta, z którą był dotychczas powiązany. W ten sposób wewnątrz patogenu pojawiają się nieprawidłowe połączenia wewnątrz protein i pomiędzy nimi, co powoduje, że białka nie funkcjonują prawidłowo i patogen przestaje funkcjonować.
      Wszystko, co pochodzi od ludzi czy zwierząt może zostać zanieczyszczone patogenami. Wszelkie produkty krwiopochodne, zanim zostaną wprowadzone do organizmu pacjenta, są skanowane pod kątem obecności patogenów. Problem jednak w tym, że musimy wiedzieć, czego szukamy. Jeśli pojawiłby się nowy wirus krążący we krwi, jak np. miało to miejsce w latach 70. i 80. w przypadku wirusa HIV, to mógłby dostać się z takimi preparatami do krwioobiegu. Ultrakrótkie impulsy lasera to metoda, która pozwali upewnić się, że produkty krwiopochodne są wolne od patogenów. Zarówno tych znanych, jak i nieznanych, mówi Tsen.
      Więcej na temat badań grupy Tsena przeczytamy na łamach Journal Biophotonic.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Michał Styczyński z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego odkrył, że bakterie z Antarktyki wytwarzają naturalną substancję z grupy melanin. Można by ją wykorzystać w kremach z filtrem UV, zastępując syntetyczny oksybenzon, który przyczynia się do wymierania koralowców. Środek ten zaburza gospodarkę hormonalną parzydełkowców, uniemożliwiając im rozmnażanie się.
      Uczony zauważył, że pod wpływem odpowiedniego stresu środowiskowego bakterie wytwarzają substancję z grupy melanin. Może ona potencjalnie posłużyć do zastąpienia nią oksybenzonu. Antarktyka jest jednym z najbardziej ekstremalnych regionów na Ziemi. Charakteryzuje się ona bardzo niskimi temperaturami, dochodzącymi do -90 °C, wysoką ekspozycją na promieniowanie UV, niską dostępnością substancji odżywczych, a także obecnością silnie zasolonych zbiorników wodnych. Organizmy występujące w tak skrajnych warunkach musiały wykształcić szereg cech adaptacyjnych umożliwiających im przeżycie. Zimnolubne bakterie, określane jako psychrofile lub psychrotoleranty, wytwarzają m.in. specyficzne metabolity wtórne, takie jak barwniki ochronne, dzięki którym mogą optymalnie funkcjonować w polarnym środowisku, mówi Styczyński. Naturalną melaninę można by wytwarzać na skalę przemysłową namnażając bakterie w laboratorium i poddając je następnie odpowiedniej stymulacji.
      Jednak to nie jedyna zaleta bakterii arktycznych. Badania wykazały, że wytwarzają one też karotenoidy posiadające bardzo silne właściwości przeciwutleniające. Również i one mogą odegrać ważną rolę. Wytwarzane przez bakterie związki, ze względu na swoją specyficzną, wielonienasyconą strukturę i wynikające z niej właściwości przeciwutleniające, zapobiegają szkodliwemu działaniu promieniowania UV. Ponadto odgrywają one istotną rolę w kontrolowaniu płynności błon i chronią komórki bakteryjne przed uszkodzeniem na skutek zamarzania. Tego rodzaju substancje mają zdolność wychwytywania wolnych rodników, dlatego są w centrum zainteresowania laboratoriów produkujących preparaty kosmetyczne do pielęgnacji skóry o działaniu przeciwstarzeniowym. Na rynku obowiązują jednak ścisłe normy i restrykcje, które definiują zawartość zanieczyszczeń pochodzących z syntezy chemicznej. Nasze odkrycia wskazują, że przemysł kosmetyczny mógłby na dużo większą skalę korzystać z substancji pochodzenia naturalnego, dodaje Michał Styczyński.
      Niezwykle ważną cechą bakterii antarktycznych jest fakt, że łatwo jest je hodować. Ze względu na ich fizjologię organizmy te mają niewielkie wymagania odnośnie temperatury i dostępności pokarmu. Nie ma żadnych większych przeszkód natury technologicznej, by tą drogą pozyskiwać naturalne substancje na skalę przemysłową. Bakterie z Antarktydy mogą też wspomagać wzrost roślin. Mogą zwiększać dostępność mikroelementów, co można wykorzystać w rolnictwie. W praktyce można więc wykorzystać szczepy bakterii do zwiększania jakości i biomasy roślin uprawnych, chronić je przed chorobami, a także redukować ilość stosowanych nawozów chemicznych, wyjaśnia naukowiec.
      Komercjalizacją odkryć ma zająć się spółka Biotemist, utworzona przy Uniwersytecie Warszawskim.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa rozszyfrowali, w jaki sposób działa białko YiiP, które zapobiega śmiertelnemu nagromadzeniu cynku wewnątrz bakterii. Zrozumienie ruchów YiiP pozwoli zaprojektować leki modyfikujące zachowanie 8 ludzkich białek ZnT - przypominają one YiiP i odgrywają ważną rolę w wydzielaniu hormonów oraz sygnalizacji między neuronami.
      Warto przypomnieć, że pewne mutacje ZnT8 powiązano ze zwiększoną podatnością na cukrzycę typu 2. Mutacje, które uniemożliwiają funkcjonowanie tej proteiny, mają zaś, jak się wydaje, działanie ochronne.
      Cynk jest niezbędny do życia [bierze np. udział w aktywacji genów, natomiast wysokie jego stężenia występują w pakietach insuliny produkowanych w komórkach beta wysp trzustkowych]. By dostać się i wydostać z komórki, gdzie wykonuje swoje zadanie, potrzebuje białek transportujących. Przy nieprawidłowym działaniu transportera stężenie cynku może osiągnąć toksyczny poziom. To studium pokazuje nam, jak działają białka usuwające ten pierwiastek - opowiada dr Dax Fu.
      YiiP jest częściowo osadzone w błonie komórkowej E. coli. We wcześniejszym badaniu zespół Fu zmapował atomową strukturę YiiP i odkrył, że w jego centrum znajduje się kieszeń wiążąca cynk. Amerykanin podkreśla jednak, że tajemnicą pozostawało, w jaki sposób pojedyncza kieszeń może transportować cynk z jednej strony błony na drugą. Wiedząc, że za każdym razem, gdy na zewnątrz wydostaje się kation cynku, do środka komórki wnika proton, ekipa podejrzewała, że istnieje ukryty kanał, który pozwala na wymianę jonów.
      Testując tę hipotezę i sprawdzając, jakie wewnętrzne elementy YiiP tworzą kanał, badacze z Uniwersytety Johnsa Hopkinsa nawiązali współpracę ze specjalistami z Brookhaven National Laboratory, którzy oświetlali zanurzone w wodzie białko promieniami X. Woda rozpadła się na atomy wodoru i rodniki hydroksylowe, a gdy ukryty kanał się otwierał, rodniki wiązały się z odsłoniętymi fragmentami białka. Dodatkowo YiiP pocięto enzymami na części i przeprowadzono analizę.
      Koniec końców autorzy artykułu z Nature ustalili, że na zewnątrz błony cytoplazmatycznej znajduje się dużo protonów. Jako że w jej wnętrzu jest ich mniej, powstaje gradient stężenia. Protony dążą do jego wyrównania, dlatego kiedy centralna kieszeń transportera jest otwarta na zewnątrz, zaczynają się z nią wiązać. Gdy protony przemieszczają się z miejsca wysokiego stężenia do stężenia niższego, generują siłę jak spadająca woda. Białko wykorzystuje ją do zmiany swojego kształtu, odcinając dostęp do środowiska zewnętrznego i otwierając się na wnętrze. Tam proton kontynuuje swoje spadanie, oddzielając się od kieszeni. Po uwolnieniu protonu kieszeń może się związać z cynkiem. Powtórne wiązanie znowu zmienia kształt YiiP, odcinając dostęp ze środka i otwierając drogę z zewnątrz.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Władze Gwinei poinformowały o pierwszym w Afryce Zachodniej przypadku infekcji wirusem Marburg. To kolejny już poważny problem w kraju, w którym przed dwoma miesiącami doszło do lokalnej epidemii Eboli, a który zmaga się z trzecią falą zachorowań na COVID-19.
      Ministerstwo Zdrowia Gwinei poinofmrowało, że 25 lipca do szpitala w prefekturze Gueckedou przyjęto pacjenta z pogarszającymi się objawami – gorączką, bólem głowy, zmęczeniem, bólem brzucha i krwawieniem z dziąseł. Pacjent zmarł 2 sierpnia. Badania próbek zarówno na miejscu, jak i w gwinejskim laboratorium narodowym wykazały obecność niezwykle groźnego wirusa Marburg. Wyniki potwierdził Instytut Pasteura w Senegalu.
      Marburg to wysoce zakaźny wirus powodujący gorączkę krwotoczną. Należy do dej samej rodziny co Ebola. Do ostatniej znanej epidemii doszło w 2017 roku w Ugandzie. Zarażeniu uległy trzy osoby i wszystkie trzy zmarły. Największa udokumentowana epidemia wywołana przez Marburg miała zaś miejsce w 2005 roku w Angoli. Infekcji uległy wówczas 374 osoby, z czego zmarło 329. Jak więc widać, Marburg jest niezwykle śmiercionośnym patogenem. Nie ma na niego żadnego lekarstwa, a jedynym sposobem leczenia jest dbanie o dobre nawodnienie pacjenta i leczenie konkretnych objawów.
      Rząd Gwinei poinformował, że szybko prześledził kontakty chorego i ostrzegł lokalną społeczność. WHO ma na miejscu zespół specjalistów, ostrzeżono sąsiadujące kraje i zwiększono kontrole na granicach.
      Na razie brak doniesień o kolejnych infekcjach Marburgiem. Gwinea ma duże doświadczenie w walce z Ebolą, która rozprzestrzenia się podobnie jak Marburg. Dlatego też eksperci wierzą, że epidemię uda się zdusić w zarodku. Mechanizmy kontrolne stosowane przez Gwineę i sąsiadujące kraje podczas walki z Ebolą są kluczowym elementem do powstrzymania Marburga, oświadczyło WHO.
      Wirus Marburg został po raz pierwszy wykryty w 1967 roku, gdy jednocześnie wywołał zachorowania w Marburgu i Frankfurcie w Niemczech oraz w Belgradzie w Jugosławii. Przypadki zachorowań były powiązane z pracami laboratoryjnymi, podczas których wykorzystywano kotawce zielonosiwe z Ugandy. Od tamtej pory choroba pojawiła się w USA, Angoli, Demokratycznej Republice Konga, RPA i Ugandzie. W 2008 roku doszło do dwóch zachorowań wśród osób, które odwiedziły w Ugandzie jaskinie zamieszkane przez nietoperze. Teraz, po raz pierwszy, choroba dotarła do Afryki Zachodniej.
      Rezerwuarami wirusa są nietoperze z rodziny rudawkowatych z plemienia Rousettini. Wiadomo, że Marburg rozprzestrzenia się za pomocą płynów ustrojowych (krew, ślina) w wyniku bezpośrednich kontaktów lub zanieczyszczenia powierzchni tymi płynami.
      Okres inkubacji wirusa wynosi 2-21 dni. Zabija on do 88% zarażonych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...