Grzyby z torfowisk wytwarzają substancje toksyczne dla bakterii gruźlicy, co potencjalnie może pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia.
Naukowcy zidentyfikowali trzy związki grzybowe, które zakłócają poziom tiolu w bakteriach, co stanowi kluczowy mechanizm przetrwania. Odkrycia te sugerują, że ukierunkowanie na podobne procesy mogłoby prowadzić do powstania lepszych leków.
Grzyby z torfowisk i leczenie gruźlicy
Analiza grzybów zebranych z torfowisk pozwoliła zidentyfikować kilka z nich gatunek wytwarzające substancje toksyczne dla bakterii wywołującej gruźlicę u ludzi. Odkrycia sugerują, że obiecującym kierunkiem opracowania lepszych metod leczenia może być ukierunkowanie procesów biologicznych w bakterii, które pomagają utrzymać poziom związków znanych jako tiole. Neha Malhotra z Narodowe Instytuty ZdrowiaUS i współpracownicy przedstawili te ustalenia 3 grudniard w czasopiśmie ogólnodostępnym Biologia PLOS.
Co roku miliony ludzi na całym świecie zapadają na gruźlicę, a ponad milion osób umiera, mimo że chorobie można zapobiec i ją wyleczyć. Leczenie wymaga jednak codziennego, wielomiesięcznego przyjmowania antybiotyków, co może stanowić poważne wyzwanie, dlatego pilnie potrzebne są nowe metody leczenia, które skracają okres leczenia.
Aby zbadać potencjalne cele strategii skracania czasu leczenia, Malhotra i współpracownicy zajęli się torfowiskami torfowymi. Te słodkowodne tereny podmokłe są siedliskiem licznych gatunków bakterii Mykobakterie rodzaj — ten sam rodzaj co bakteria wywołująca gruźlicę Mycobacterium tuberculosis. Na tych torfowiskach grzyby konkurują z prątkami o wzrost w rozkładającej się „szarej warstwie”, która podobnie jak zmiany w płucach chorych na gruźlicę jest kwaśna, uboga w składniki odżywcze i uboga w tlen.
Identyfikacja toksycznych związków grzybów
W laboratorium naukowcy dorastali Mycobacterium tuberculosis obok każdego z około 1500 gatunków grzybów zebranych z szarej warstwy kilku torfowisk w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych. Zidentyfikowano pięć grzybów, które miały toksyczne działanie wobec bakterii. Dalsze eksperymenty laboratoryjne zawęziły te efekty do trzech różnych substancji wytwarzanych przez różne grzyby: patuliny, cytryniny i nidulaliny A.
Wydaje się, że każdy z trzech związków wywiera toksyczne działanie na bakterię gruźlicy, poważnie zakłócając poziomy komórkowe klasy związków znanych jako tiole — z których kilka odgrywa zasadniczą rolę w procesach molekularnych, które pomagają utrzymać komórki bakteryjne przy życiu i funkcjonalności.
Implikacje dla rozwoju leków
Naukowcy zauważają, że te trzy związki same w sobie raczej nie będą dobrymi kandydatami na leki. Jednakże, szczególnie biorąc pod uwagę podobieństwo między środowiskiem torfowisk a zmianami gruźliczymi, odkrycia potwierdzają szczególną strategię opracowywania leków skracających leczenie: ukierunkowaną na procesy biologiczne utrzymujące poziom tioli w bakterii gruźlicy.
Autorzy dodają: „Patogenne prątki, takie jak te wywołujące choroby człowieka, trąd i gruźlicę, występują obficie na torfowiskach torfowiskowych, gdzie kwaśne, niedotlenione i ubogie w składniki odżywcze środowisko powoduje ostrą konkurencję drobnoustrojów. Wyizolowaliśmy grzyby z takich torfowisk i przeszukaliśmy te, które bezpośrednio konkurują z prątkami poprzez wspólną hodowlę i odkryliśmy, że wszystkie te grzyby celują w ten sam proces fizjologiczny u prątków, wykorzystując kilka chemicznie odrębnych mechanizmów”.
Odniesienie: „Grzyby środowiskowe celują w homeostazę tiolową, z którą konkurują Mycobacterium tuberculosis” Malhotra N, Oh S, Finin P, Medrano J, Andrews J, Goodwin M i in., 3 grudnia 2024 r., Biologia PLOS.
DOI: 10.1371/journal.pbio.3002852
Prace te były wspierane przez Wydział Badań Stacjonarnych NIAID, NIH (ZIA AI000693 do CEB). Fundatorzy nie mieli żadnego wpływu na projektowanie badań, gromadzenie i analizę danych, podejmowanie decyzji o publikacji ani przygotowanie manuskryptu.
