По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2024 году туберкулезом в мире болели 10,7 миллиона человек. Заболевание вызывают микобактерии Mycobacterium tuberculosis, которые способны после попадания в организм переходить в длительное состояние покоя. В такой «спячке» клетки не размножаются, но становятся крайне устойчивы к неблагоприятным условиям — действию антибиотиков и атакам иммунной системы. Из-за этого спустя годы после на первый взгляд успешного лечения туберкулез может возвращаться.
Исследования показали, что в состоянии покоя в клетках бактерий накапливается тетраметиловый эфир копропорфирина. Исходная молекула копропорфирина имеет форму кольца; присоединение к ней четырех метильных групп превращает ее в эфир, который встраивается в клеточную стенку. При высоких концентрациях этого соединения снижается активность дыхания бактерий, что способствует их переходу в «спячку». Однако до сих пор было неясно, как именно происходит это превращение.
Ученые из Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН и Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН открыли фермент, отвечающий за этот процесс. В пресс-службе РНФ рассказали, что с помощью белковых баз данных ученые проанализировали возможных кандидатов, а затем искусственно получили клетки микобактерий с избытком фермента или лишенные его.
Бактерии с избытком накапливали защитных молекул в девять раз больше нормы и значительно лучше переживали условия, имитирующие атаку иммунной системы. Микобактерии без этого фермента хуже синтезировали защитные молекулы, что снизило их выживаемость. При этом авторы сделали вывод, что процесс продублирован дополнительными ферментами со схожей функцией.
С помощью компьютерного моделирования выяснилось, что открытый фермент работает по необычному механизму, похожему на карусель. Образующийся эфир увеличивает жесткость мембраны и замедляет обмен веществ, служа сигналом для перевода клетки в энергосберегающий режим.
Поскольку описанный фермент активен именно при переходе микобактерий в состояние покоя, он может служить мишенью для разработки препаратов от туберкулеза. Так, если заблокировать его, бактерия не сможет перейти в покоящееся состояние и станет чувствительной к действию иммунной системы и антибиотиков. В дальнейшем мы планируем выявить все ферменты-участники этого нового биохимического пути в микобактериях
Ранее Наука Mail рассказывала про инновационный датчик, который выявляет именно активную форму туберкулеза.
