Борејќи се со стариот непријател: туберколозата

Преведено од Наталија Ацеска

LipB: овај ензим е важен за туберкулозната бактерија Слика на Qingjun Ma, EMBL

Туберколозата не е нешто за што Европеанците нормално се грижат. Но болеста е повторно појавена и е отпорна на многу наши лекови. Матијас Вилманс и неговиот тим се обидуваат да ја задржат болеста. “Che gelida manina” – Колку е ладна твојата мала дланка. Родолфо, осиромашен артист во операта на Пучини, La Bohème, пее љубовна песна за Мими, девојка која само што ја запознал. Двата ликови се сретнуваат во масандра во 1830-тите во Париз, одушевувајќи ја оперската публика со нивните трогателни љубовни приказни. Но врската е осудена на неспех: Мими има туберколоза и полека умира, во кашлање и настинка. Во последната сцена, кога ожалостениот Родолф се фрла над посмртната постела на Мими, викајќи го нејзиното име, одвај има суво око во просторијата.

Сепак, LaBohème, пишувана во 1890-тите, изгуби од своето влијание врз модерна Европска публика. Иако ние можеби ќе сочуствуваме со сиромашниот Родолфо, идејата дека некој навистина умира од туберколоза(ТБ) изгледа малку нереална. Во нашето модерно време на вакцини и антибиотици, тоа изгледа како болест од некое минато време. Всушност, во 1950-тите и 1960-тите, како што беше успехот на терапијата за антибиотоци што многу експерти предвидоа дека ТБ ќе биде целосно искоренета.

Но две работи ја ослабија нашата терапетската одбрана против ТБ. Првата беше дека пациентите често одбиваа да ги завршат нивните терапии со антибиотици. Втората беше пристигнувањето на глобалната ХИВ епидемија, што го десеткуваше имуниот систем на милиони распространети по целиот свет. Како резултат, ТБ имаше можност да развие отпорност на лековите, што и се случи со алармантна брзина.

Наскоро, се појавија видови на бактерии што се отпорни на еден или повеќе антибиотици. Сега, многу распространетата форма, двојната XDR-TB (за ‘екстремно отпорен лек на ТБ’,) се појави и се спротиставува на речиси сите антибиотици – беше пронајден еден вид што е отпорен на сите нив. Ако тој стане распостанет, може да се случи докторите бескорисно да ги лекуваат пациентите како што беше во 1800-тите. “Тоа е алармантно,” рече Матијас Вилманс, главен на Европската Молекуларна Биолошка Лабораторија (ЕМБЛ) во Хамбург, Германија. „Појавувањето на XDR-TB видот е главниот проблем.”

Матијас управува еден проект со што формира дел од биомедицинската научна контра-офанзива против ТБ. X-MTB проектот е управуван од здружение на академски и индустриски институции во Германија и е координиран од ЕМБЛ Хамбруг. Тој тежнее да ја открие структурата на ТБ протеините кои што се ветувачки кандидати како цели на лековите. И новите лекови се очајно потребни, не се применуваат нови терапии во клиниката повеќе од 40 години.

Тимот на Матијас е дел до глобалниот напор да се применат структурни геноми – наука за уништување на структурите на секој протеин кодирани во геномот на организмот - Mycobacterium tuberculosis, бактерија што ја предизвикува ТБ. Со оглед на широкото здружение, здружението на US TB Structural Genomics, зазеде широк пристап и ги скенира геномите, Матијас и неговите соработници ги фокусираа нивните напори на пронаоѓање структури на протеини кои веќе биле издвојувани како ветувачки цели на лековите. Знаејќи дека структурата на протеинот е непроценлива за лекувачките развивачи, бидејќи тие можат да констуираат лекови за заемно дејствување со клучните делови на протеинот.

Matthias Wilmanns и Paul Tucker
Слика на EMBL Photolab

X-MTB проектот започна во 2003, финансиран од Германсиот Министер за Наука и Образование. Со помошта на член на конзорциумот, Стефан Кауфман од Max-Planck Institute of Infection Biology, тимот селектира 242 протеини за да ги проучи. Од посебен интерес беа протеините што се вмешани во способност на ТБ да преживее во телото со децении.

Околу 1/3 од светското население е инфицирано со ТБ, со најголем дел прикриени инфекции кои што се чувани под контрола од имуниот систем на телото. Уште повеќе што три милиони луѓе умираат секоја година од акутна инфекција или прикриена болест која што се реактивира. Оваа прикриеност или латентост е специфичен проблем бидејќи повеќето антибиотици ги убиваат само бактериските ќелии што се активно поделени. Па, наоѓањето на лекови што ја спречуваат моќта на ТБ да преживува долг период во телото е клучна цел.

До одреден период, Х-МТБ проект беше извонредно успешен. Благодарение на неговото експериментално и технолошко уредување, тимот откри долготрајна догма во кристалографијата на Икс зраците, што беше можно да се одреди структурно, со успешност од 10%. “Ние покажавме дека е можно да се земе околу третина од сите селектирани цели, прочистени и кристализирани,” рече Матијас.

Клучот до овој успех беше отворениот пристап, високо поставен кристализиран механизам од страна на EMBL Hamburg, споен со иновативниот систем што тимот го користеше за да создаде протеини. “Конвенционалната разумност беше тоа што беше многу тешко да се добијат структурите,” рече Матијас. “Со овој проект, ние бевме способни да покажеме дека ако ти имаш добра подготовка,можеш да добиеш премногу структури.”

Благодарение на овие достигнувања, х-МТБ тимот досега создаде структури за 35 клучни ТБ протеини. Функцијата од многу од овие беше непозната, но здружението веќе направи добар напредок во решавањето што некои од нив прават. Во голем број случаи, структурата всушност помогна да се открие функцијата на протеинот.

Еден таков случај е ЛипБ, ензим кој е вклучен во создавањето на ко- факторите на TБ потребни да расте и да преживее. Стефан го објави тоа како клучна цел кога неговиот тим откри дека ензимот беше екстремно и посебно активен во инфецираните човечки ќелии, посебно оние инфицираните со мултитераписка резистенција. Па групата на Матијас започна да работи, правејќи и проучувајќи ги кристалите за да ја одреди неговата структура. Ова откри, неочекувано, дека има уште еден помал молекул наречен деканоик киселина прикачен на ензимот. Дополнителните проучување покажаа дека овој дел е од Лип-Б-овата активна страна и тоа им дозволи на Матијас и неговиот тим да одлучат каков вид на хемиска реакција се случува овде, и од ова, да осознаат што прави ензимот. ”Тоа е еден вид на класично функционално откритие, базирано на структурата,” рече Матијас. Дополнителната работа ќе биде неопходна да се виде сè што е можно за да се блокира овој процес со лекови, тој додаде.

Други важни начини на напад ги вклучуваат сетилните системи што ТБ го користи за да испроба и да одговори на нејзината природа. Како системи се недоволно разбирливи. Еден, наречен ПррА-ПррБ систем и на бактеријата да реплицира и преживува внатре во макрофагите, ги инфицира имуните ќелии, и е очигледна цел за терапијата со лекови. Минатата година, научници од ЕМБЛ Хамбург, предводени од водачот на групата Пол Такер, ја објавија структурата на два протеини ПррА и ПррБ, што го сочинуваат овој систем. Оваа работа откри како структурата на протеините се менува со нивното влијание– информации што би ја докажале непроценливоста на научниците за конструирањето на хемикалиите за да ја спречат таа интеракција.

Но како откритија нема да направат разлика освен ако бидат најдени начини да се протолкуваат како терапии. Историски, фармацевската индустрија не беше посебно заинтересирана во развојот на ТБ лековите кои се сфатени како зависност на државите во развој – држави што се премногу сиромашни да купат доволно лекови за да дозволат компаниите да им надоместуваат на значајните потрошувачи од нивното развивање, па така, тие се оставени сами на себе да профитираат.

Сега, вели Матијас, има охрабрувачки знаци дека нештата се менуваат.Тој е инволвиран во обидите да се пронајдат нови начини за финансирање на проиведувањето на ТБ лекови, како што се осигурувањето од Европската Унија и можноста за соработување со лабораториите во Индија и другите нации кои ги произведуаат овие лекови. Дури и фармацевтските компании започнаа да покажуваат интерес,вели тој, сега кога Индија и Кина ќе станат главни економски сили.

Бидејќи ТБ не ги почитува националните граници, ќе биде голема грешка од страна на земјите-произведувачи да ја игнорираат заканата.ТБ е глобална болест, која бара глобална акција, за да не се врати, како неизлечлива и да направи, тажната приказна на Мими и Родолфо да ја растажува и погодува Западната публика повторно.

Извори

Holton SJ, Weiss MS, Tucker PA, Wilmanns M (2007) Structure-based approaches to drug discovery against tuberculosis. Current Protein & Peptide Science 8: 365-375

Ma Q, Zhao X, Nasser Eddine A, Geerlof A, Li X, Cronan JE, Kaufmann SH, Wilmanns M (2006) The Mycobacterium tuberculosis LipB enzyme functions as a cysteine/lysine dyad acyltransferase. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 103: 8662-8667

Nowak E, Panjikar S, Morth JP, Jordanova R, Svergun DI, Tucker PA (2006) Structural and functional aspects of the sensor histidine kinase PrrB from Mycobacterium tuberculosis. Structure 14: 275-285

Nowak E, Panjikar S, Konarev P, Svergun DI, Tucker PA (2006) The structural basis of signal transduction for the response regulator PrrA from Mycobacterium tuberculosis. Journal of Biological Chemistry 281: 9659-9666