• Naukowcy z IRB Barcelona, ​​CSIC i University of Detroit Mercy odkrywają strukturę atomową białka ToxR związanego z DNA.
• Ten czynnik transkrypcyjny reguluje zjadliwość bakterii Vibrio cholerae, która powoduje cholerę, poprzez aktywację różnych genów.
• Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie PNAS.

Zrozumienie mechanizmu molekularnego wywołującego chorobę jest niezbędne do identyfikacji nowych metod leczenia. Cholera, choroba wywoływana przez bakterię Vibrio cholerae, nie jest wyjątkiem.

Zespół prowadzony przez dr Miquel Coll w Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) i Institute of Molecular Biology of Barcelona (IBMB-CSIC), we współpracy z naukowcami kierowanymi przez dr Erica Krukonisa z University of Detroit Mercy w USA, ujawnił budowę atomową białka ToxR związanego z DNA dwóch promotorów genów odpowiedzialnych za wirulencję tej bakterii.

Do przeprowadzenia badań naukowcy wykorzystali techniki dyfrakcji rentgenowskiej, wykorzystujące promieniowanie synchrotronowe, a także sztuczną inteligencję.

„ToxR to białko należące do rodziny czynników transkrypcyjnych. Aktywuje geny toxT i ompU, powodując m.in. produkcję toksyny cholery. Ta toksyna powoduje ciężką biegunkę i w konsekwencji odwodnienie, które może być śmiertelne w ciągu kilku dni, jeśli nie jest leczone” – mówi. dr kol.

Badanie to ujawniło, że ToxR wiąże się z wieloma sekwencjami regulatorowymi w bakteryjnym DNA, w tandemie lub odwróconym, z kolei rekrutując polimerazę RNA, maszynę molekularną, która transkrybuje geny.

„Wiemy, że ten transbłonowy czynnik transkrypcyjny, zwany ToxR, otrzymuje sygnał, gdy bakteria dociera do ludzkiego jelita, ponieważ wykrywa sole kwasów żółciowych. Sygnał jest transdukowany, czyli przekazywany, aż dotrze do DNA wewnątrz bakterii, uruchamiając w ten sposób kaskadę toksyczności” – wyjaśnia. Kanały dr Albertapierwszy autor badań.

„Kluczowy aktywator genu wirulencji V. cholerae, ToxR, był od lat badany przez różne laboratoria, ale to, jak dokładnie angażuje DNA, było trochę tajemnicą. To badanie pokazuje, że ToxR rozpoznaje strukturę DNA bardziej niż określone sekwencje DNA, dostarczając pewnych wyjaśnień dla jego pozornie rozwiązłego wiązania z DNA i ujawniając wgląd w jego rolę w usuwaniu białek represorowych z genów wirulencji, które zapobiegają ekspresji czynników, takich jak toksyna cholery, dopóki bakteria nie dostanie się do gospodarza ”, zauważa dr Erica Krukonisa.

Zapomniana pandemia

Cholera to choroba biegunkowa spowodowana spożyciem pokarmu lub wody zanieczyszczonej Bacillus Vibrio cholerae. Chociaż została wyeliminowana w wielu krajach rozwiniętych, cholera nadal stanowi zagrożenie dla zdrowia publicznego w krajach o złych warunkach sanitarnych oraz wskaźnik nierówności i braku rozwoju społecznego.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) w XIX wieku cholera rozprzestrzeniła się na większą część świata z delty Gangesu w Indiach. Ta bakteria doprowadziła do tej pory do sześciu siedmiu pandemii, powodując śmierć milionów ludzi na wszystkich kontynentach. Obecnie doświadczamy siódmej pandemii choroby zakaźnej, która występuje endemicznie w wielu krajach rozwijających się, dotykając w szczególności dzieci.

W 2022 r. 29 krajów zgłosiło przypadki cholery, w tym Haiti, Malawi, Jemen i Syrię, które zgłosiły duże ogniska epidemii. Wzrost liczby przypadków na całym świecie wzrósł w ostatnich latach, stając się coraz liczniejszy, bardziej rozpowszechniony i poważniejszy, w dużej mierze ze względu na zmiany klimatu, które powodują powodzie, susze i masową migrację. Konflikty zbrojne i klęski żywiołowe ograniczają również dostęp do wody pitnej i ułatwiają rozprzestrzenianie się chorób. W 2023 r. globalne odrodzenie cholery wywołało alarm w międzynarodowych organizacjach UNICEF i WHO.

Powiązany artykuł:
ToxR aktywuje geny wirulencji Vibrio cholerae poprzez przywiązanie DNA do błony poprzez wszechstronne wiązanie z wieloma miejscami
Albert Canals, Simone Pieretti, Mireia Muriel-Masanes, Nour El Yaman, Sarah C. Plecha, Joshua J. Thomson, Montserrat Fàbrega-Ferrer, Rosa Pérez-Luque, Eric S. Krukonis i Miquel Coll
PNAS (2022) DOI: 10.1073/pnas.2304378120