Изследователи от университета „Вирджиния Тех“ в Съединените щати откриха, че бактерията причинител на Лаймската болест има много необичайна модификация в своята защитна молекулярна “торба“ – така наречения пептидогликан, какъвто притежават всички бактерии.
Тази промяна е безпрецедентна – тя представлява
необикновена захарна модификация, която до момента не е наблюдавана при никой друг организъм
Един начин, по който бактерията получава тази захарна модификация, е от кърлежите, абсорбирайки въглехидрат, уникален за тях. Тя позволява на бактерията да се движи по-добре и по-лесно да предизвиква заболяване.
„Вярваме, че тази промяна е решаваща за начина, по който бактерията причинява заболяване, и е нещо, което можем да експлоатираме както за лечебни, така и за диагностични цели“, казва Брандън Ютрас, асистент по биохимия в Колежа по земеделие и биологични науки на „Вирджиния Тех“.
През 2019 година (Бел. ред. Както писа тогава „Лечител“.) Ютрас откри, че Борелия бургдорфери изхвърля пептидогликан, след като нахлуе в човешкото тяло. Макар че всички бактерии имат такъв, много от тях не го отделят.
Но бактерията причинител на Лаймската болест е различна. Тя притежава особености по отношение на начина, по който произвежда своя пептидогликан и компонентите му.
Преди години изследователите не успяха да разберат тези особености. Огромни парчета информация им липсваха. След четири години изследвания те откриха някои от липсващите части от пъзела. И макар че не знаят как бактерията прави тази модификация, те знаят как я придобива.
Захарта, която Б. бургдорфери влага в своя пептидогликан, е вторичен продукт от разграждането на хитина – структурен въглехидрат със свързани захарни молекули, изградени от модифицирана глюкоза. Хитинът е жизненоважен компонент от тялото на кърлежите.
„Забележителното нещо тук е, че бактерията причинител на Лаймската болест абсорбира вторичен продукт от своя кърлеж преносител и го използва за направата на тази необикновена молекула – казва Ютрас. - Още по-интригуващото е, че явно бактерията е развила тази фина адаптация, за да може да се движи ефективно, което е характеристика, необходима за причиняване на заболяване.“
Тази адаптация прави Борелия бургдорфери един от най-бързо движещите се организми на нашата планета.
От технологична гледна точка идентифицирането на въпросната захар, наречена хитобиоза – продукт от разграждането на хитина, било ядрото на изследването и откритието.
За да я идентифицират, учените използвали течна хроматография в комбинация с масспектрометрия и провели изследвания с ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) и метаболитно етикетиране с С13 етикетирани захари, за да потвърдят идентичността на необичайната модификация. В хода на това те разбрали за какво служи тя на бактерията.
Начинът, по който Б. бургдорфери се движи, е чрез спираловидно извиване – усукване, на тялото си посредством камшиче. Това камшиче е като витло от външната страна на торбата. Витлото се огъва о тази голяма молекулярна торба и в резултат на това се изтласква напред. Тази стратегия позволява на бактериите да се движат през мускулна тъкан и даже хрущял относително лесно.
Защо захарната модификация е толкова важна? Тя позволява на торбата да бъде по-гъвкава и да издържа на усукването.
Екипът използвал атомно-силова микроскопия, за да изпробва еластичността на пептидогликана.
„Материалът е много по-гъвкав и еластичен в смисъла, който им позволява да се изтласкват – казва Ютрас. - Ако нямат тази модификация, материалът става много по-твърд и способността за движение се нарушава.“
По-рано беше предположено, че тази бактерия има нужда да е гъвкава, но не беше известно как или защо.
„Трябва да разберем този механизъм, защото той би представлявал идеална мишена за терапия – отбелязва Ютрас. - Знаем един начин – когато е в кърлежа. Но как [бактерията] прави тази модификация, когато е в човек? В човешкото тяло има минимално количество или въобще никакъв хитин. Когато нарушим способността на бактерията да абсорбира хитобиоза, тя все още има тази модификация. Просто е в много по-малко количество.“
Това значи, че бактерията разполага с друг начин да постига тази модификация в пептидогликана си. Следващата стъпка на изследователите е да разберат как прави това в човешкото тяло – и те вече работят по въпроса.
Предишното изследване на Ютрас показа, че пептидогликанът в Б. бургдорфери остава в тялото на пациентите с Лаймски артрит след нахлуването на бактерията. Той се задържа със седмици до месеци след първоначалната инфекция, стимулирайки възпаление и болка.
Изследователите откриха протеин, свързан с пептидогликана на Б. бургдорфери, който играе усилваща роля за причиняване на възпаление при пациентите с Лаймски артрит, действайки като молекулярен маяк, неутрализиращ имунната система.
Новото откритие на Ютрас и екипа му може да обяснява защо пептидогликанът остава и причинява артрит при лаймски пациенти. Човешкото тяло не може да преработва пептидогликана на Б. бургдорфери, както тези на трилионите бактерии в и върху тялото.
Понеже почти никоя друга бактерия няма пептидогликан като този на Борелия бургдорфери, той е атрактивен биомаркер за диагностика. Според Ютрас откритието би могло да доведе до разработването на диагностичен инструмент, насочен към откриването на тази необичайна молекула, като един вид биомаркер за Лаймска болест – подход, който би могъл да улесни нейното диагностиране.
Елица ТАНЧЕВА
