Cercetătorii au identificat un „mecanism de pază" în cazul unei proteine care atacă microbii din celulele infectate, deschizând posibilitatea unor noi tratamente pentru toxoplasmoză, Chlamydia, tuberculoză şi chiar cancer.
Un studiu, condus de Universitatea din Birmingham şi publicat joi, în revista Science, a descoperit un mecanism cheie de blocare şi care controlează proteina de atac GPB1, care este activată în timpul inflamaţiei şi are potenţialul de a ataca membranele din interiorul celulelor şi de a le distruge.
Cercetarea dezvăluie modul în care proteina de atac este controlată printr-un proces numit fosforilare, un proces în care o grupare fosfat este adăugată la o proteină de către enzimele numite protein-kinaze.
Kinaza care vizează GBP1 se numeşte PIM1 şi poate fi activată şi în timpul inflamaţiei.
La rândul său, GBP1 fosforilat este legat de o proteină scaffold, care menţine celulele neinfectate de trecere la adăpost de atacul necontrolat al membranei GBP1 şi de moartea celulară.
Mecanismul nou descoperit împiedică GBP1 să atace membranele celulare fără discriminare, creând un mecanism de gardă sensibil la perturbarea prin acţiunile agenţilor patogeni din interiorul celulelor. Noua descoperire a fost făcută de Daniel Fisch, un fost doctorand în laboratorul lui Frickel care a lucrat la acest studiu.
„A fost un proiect fantastic la care am lucrat în ultimii şase ani şi care a implicat multe grupuri de cercetare din întreaga lume. Nimic din toate acestea nu ar fi fost posibil fără ajutorul colegilor şi prietenilor noştri de la Institutul Francis Crick din Londra, EMBL din Grenoble (Franţa), ETH Zurich (Elveţia) şi Universitatea Osaka (Japonia)", a declarat dr. Daniel Fisch, într-un comunicat al universităţii.
Această descoperire este semnificativă din mai multe motive, a explicat dr. Eva Frickel, Senior Wellcome Trust Fellow la Universitatea din Birmingham, care a condus studiul.
În primul rând, spune ea, despre mecanismele de pază precum cel care controlează GBP1 se ştia că existâ în biologia plantelor, dar mai puţin la mamifere.
„Gândiţi-vă la acesta ca la un sistem cu o încuietoare şi o cheie. GPB1 vrea să iasă şi să atace membranele celulare, dar PIM1 este cheia, ceea ce înseamnă că GPB1 este încuiată în siguranţă", spune dr. Frickel.
Al doilea motiv ar fi acela că această descoperire ar putea avea multiple aplicaţii terapeutice.
„Acum că ştim cum este controlată GBP1, putem explora modalităţi de a activa şi dezactiva această funcţie după bunul plac, folosindu-l pentru a distruge agenţii patogeni", a explicat cercetătoarea.
Dr. Frickel şi echipa sa au efectuat aceste cercetări iniţiale pe Toxoplasma gondii, un parazit unicelular care este comun la pisici.
În timp ce în Europa şi în ţările occidentale este puţin probabil ca infecţiile cu Toxoplasma să provoace boli grave, în ţările din America de Sud acesta poate provoca infecţii oculare recurente şi orbire şi este deosebit de periculos pentru femeile însărcinate.
Cercetătorii au descoperit că Toxoplasma blochează semnalizarea inflamatorie în interiorul celulelor, împiedicând producerea de PIM1, ceea ce înseamnă că sistemul de tip „cheie-încuietoare" dispare, eliberând GBP1 pentru a ataca parazitul.
Oprirea PIM1 cu un inhibitor sau prin manipularea genomului celulei a dus, de asemenea, la atacarea de către GPB1 a Toxoplasmei şi la eliminarea celulelor infectate.
Acest mecanism ar putea funcţiona şi asupra altor agenţi patogeni, cum ar fi Chlamydia, Mycobacterium tuberculosis şi Staphylococcus, toţi agenţi patogeni care provoacă boli majore şi care devin din ce în ce mai rezistenţi la antibiotice, spun autorii studiului.
„Prin controlul mecanismului de gardă, am putea folosi proteina de atac pentru a elimina agenţii patogeni din organism. Am început deja să analizăm această oportunitate pentru a vedea dacă suntem capabili să reproducem ceea ce am văzut în experimentele noastre cu Toxoplasma. Suntem, de asemenea, incredibil de entuziasmaţi de modul în care acest lucru ar putea fi folosit pentru a distruge celulele canceroase", a explicat dr. Frickel.
PIM1 este o moleculă cheie în supravieţuirea celulelor canceroase, în timp ce GPB1 este activată de efectul inflamator al cancerului.
Cercetătorii cred că, prin blocarea interacţiunii dintre PIM1 şi GPB1, ar putea elimina în mod specific celulele canceroase.
„Implicaţiile pentru tratamentul cancerului sunt uriaşe", a declarat dr. Frickel.
„Credem că acest mecanism de gardă este activ în celulele canceroase, aşa că următorul pas este să explorăm acest lucru şi să vedem dacă putem bloca garda şi elimina selectiv celulele canceroase", a precizat cercetătoarea.
Potrivit acesteia, există un inhibitor pe piaţă pe care echipa l-a folosit pentru a întrerupe interacţiunea dintre PIM1 şi GPB1.
Cercetătorii cred că dacă va funcţiona aşa cum se estimează, acest medicament ar putea fi folosit pentru a debloca GPB1 şi a ataca celulele canceroase.
Echipa a subliniat faptul că mai este încă un drum foarte lung de parcurs, dar descoperirea mecanismului de pază al PIM1 ar putea fi un prim pas uriaş în găsirea unor noi modalităţi de tratare a cancerului şi a agenţilor patogeni din ce în ce mai rezistenţi la antibiotice.
