Nieznany mechanizm odpornościowy w "komórkowych odpadach"

Układ odpornościowy złożony jest z wielu cząsteczek i narządów, które współpracują ze sobą. Jego elementem są proteasomy - komórkowe "zakłady utylizacji odpadów". Te wewnątrzkomórkowe struktury odpowiedzialne za rozkład starych białek na mniejsze kawałki. W wielu poprzednich badaniach udało się ustalić, że niektóre z rozłożonych białek trafiają na powierzchnię komórek, pomagając układowi odpornościowemu rozpoznać, że nie stanowią one zagrożenia.

Naukowcom z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu udało się odkryć nieznaną dotychczas funkcję proteasomów. Według badaczy wiedza ta zmieni nasze postrzeganie tego, jak organizm jest chroniony przed infekcjami, oraz pomoże w poszukiwaniu nowych antybiotyków.

W opublikowanym na łamach czasopisma "Nature" badaniu naukowcy przeprowadzili analizę funkcjonowania proteasomów w komórkach zainfekowanych przez różne szczepy bakterii. Jak się okazało, w budowie i funkcji struktur zaszła niewielka zmiana - zaczęły one rozkładać białka do antybakteryjnych peptydów, nazwanych PDDP (proteasome-derived defence peptides, czyli peptydy obronne pochodzące z proteasomu), które stanowią pierwszą linię obrony przed patogenami.

Peptydy te uszkadzały błony komórkowe bakterii, doprowadzając do ich śmierci. Efekt ten zaobserwowano zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych, znacząco różniących się od siebie pod względem budowy ściany komórkowej, oraz u wyjątkowo opornych na antybiotyki szczepów. Na dodatek działały one selektywnie, nie uszkadzając komórek organizmu gospodarza.

- Odkryliśmy nowy mechanizm odporności, który pozwala organizmowi bronić się przed infekcjami. Istnieje on we wszystkich komórkach i odpowiada za produkowanie zupełnie nowej klasy potencjalnych naturalnych antybiotyków - powiedział jeden z autorów badania, Yifat Merbl.

Naukowcy zadali sobie pytanie: ile antybakteryjnych peptydów może czaić się w ludzkich białkach? Analizując wszystkie białka wytwarzane przez ludzkie ciało, zidentyfikowali cząsteczki o takim potencjale w 92 procentach ludzkich białek. Ich symulacje ujawniły ponad 270 tysięcy nieznanych wcześniej peptydów.

Aby potwierdzić swoje przypuszczenia, zespół przetestował PDDP na bakteriach rosnących w laboratorium oraz na myszach z zapaleniem płuc i posocznicą. Uzyskane wyniki były porównywalne z niektórymi powszechnie stosowanymi antybiotykami. Kiedy naukowcy "wyłączyli" w komórkach proteasomy, dużo szybciej i łatwiej ulegały one infekcjom takimi bakteriami jak np. Salmonella.

Eksperci podkreślają, że odkrycie nowej funkcji może mieć duże znaczenie praktyczne. PDDP mogą stanowić inspirację dla nowych terapii antybakteryjnych, które będą nie tylko skutecznie zwalczać infekcje, ale także pomogą ograniczyć ryzyko wystąpienia oporności na antybiotyki. Organizm sam je wytwarza, dlatego mogą być lepiej tolerowane przez układ odpornościowy niż syntetyczne antybiotyki.

- To naprawdę ekscytujące, bo jest to mechanizm całkowicie dotąd nieznany. Wewnątrz naszych komórek powstają cząsteczki przeciwbakteryjne, co wydaje się niezwykle ważne i zaskakujące - skomentował publikację immunolog z Imperial College London Daniel Davis, który nie brał udziału w badaniu. Zastrzegł jednak, że nazywanie tego odkrycia "nowym źródłem antybiotyków", jest na wyrost, bo badania tego zagadnienia potrwają lata.